电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

1、实验八 二级反应乙酸乙酯的皂化一、实验目的 1用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率。 2学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能。 3学会使用电导率仪和恒温水浴。 二、预习要求 1了解电导法测定化学反应速率常数的原理。 2如何用图解法求二级反应的速率常数及如何计算反应的活化能。 3了解电导率仪和恒温水浴的使用方法及注意事项三、实验原理 乙酸乙酯皂化反应是个二级反应，其反应方程式为 CH3COOC2H5+Na+OH-CH3COO-+Na+C2H5OH 或CH3COOC2H5 + OH- CH3COO- + C2H5OHt = 0 c0 c0 0 0t = 0 c0 -x c

2、0 -x x xt = 0 0 c0 c0当乙酸乙酯与氢氧化钠溶液的起始浓度相同时，如均为a，则反应速率表示为 (1) 式中，x为时间t时反应物消耗掉的浓度，k为反应速率常数。将上式积分得 ，或 (2) 起始浓度c0已知，因此只要由实验测得不同时间t时的x值，以对t作图，应得一直线，直线的斜率便是k2值。 乙酸乙酯皂化反应中，参加导电的离子有OH-、Na+和CH3COO-，由于反应体系是很稀的水溶液，可认为CH3COONa是全部电离的，因此，反应前后Na+的浓度不变，随着反应的进行，仅仅是导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小，因此可用电导率

3、仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，从而达到跟踪反应物浓度随时间变化的目的。 令0为t=0时溶液的电导，t为时间t时混合溶液的电导，为t=(反应完毕)时溶液的电导。则稀溶液中，电导值的减少量与CH3COO-浓度成正比，设K为比例常数，则 0=A1c0，=A2c0，t=A1(c0-x)+ A2x由此可得 (3) 代入(2)式得： (4) 即 (5)通过实验测定不同时间溶液的电导率t和起始溶液的电导率0，以t对作图，得一直线，从直线的斜率也可求出反应速率数k值。如果知道不同温度下的反应速率常数k(T2)和k(T1)，根据Arrhenius公式，可计算出该反应的活化能E和反应半衰期。 (6) 四

4、、仪器和药品 1仪器 电导率仪(附DJS-1型铂黑电极)1台；电导池1只；恒温水浴1套；停表1只；移液管(50mL)3只；移液管(1mL)1只；容量瓶(250mL)1个；磨口三角瓶(200mL)5个。 2药品 NaOH水溶液(0.0200moldm-3)；乙酸乙酯(A.R.)；电导水。 五、实验步骤 1配制溶液 配制与NaOH准确浓度(约0.0200moldm-3)相等的乙酸乙酯溶液。其方法是：找出室温下乙酸乙酯的密度，进而计算出配制250mL0.0200moldm-3(与NaOH准确浓度相同)的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的体积V（mL），然后用lmL移液管吸取VmL乙酸乙酯注入250mL容

5、量瓶中，稀释至刻度，即为0.0200moldm-3的乙酸乙酯水溶液。 2调节恒温槽 将恒温槽的温度调至(25.00.1)或(30.00.1)，恒温槽的使用见第部分第一章温度测量与控制。 3调节电导率仪 电导率仪的使用见第部分第四章电学测量技术与仪器。 4溶液起始电导率0的测定 在干燥的200mL磨口三角瓶中，用移液管加入50mL0.0200moldm-3的NaOH溶液和同 数量的电导水，混合均匀后，倒出少量溶液洗涤电导池和电极，然后将剩余溶液倒入电导池 (盖过电极上沿约2cm)，恒温约15min，并轻轻摇动数次，然后将电极插入溶液，测定溶液电导率，直至不变为止，此数值即为0。 5反应时电导率t

6、的测定 用移液管移取50mL0.0200moldm-3的CH3COOC2H5，加入干燥的200mL磨口三角瓶中，用另一只移液管取50mL0.0200moldm-3的NaOH，加入另一干燥的200mL磨口三角瓶中。将两个三角瓶置于恒温槽中恒温15min，并摇动数次。同时，将电导池从恒温槽中取出，弃去上次溶液，用电导水洗净。将温好的NaOH溶液迅速倒入盛有CH3COOC2H5的三角瓶中，同时开动停表，作为反应的开始时间，迅速将溶液混合均匀，并用少量溶液洗涤电导池和电极，然后将溶液倒入电导池(溶液高度同前)，测定溶液的电导率t，在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20

7、min、25min、30min、35min、40min各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。 6另一温度下0和t的测定 调节恒温槽温度为(35.00.1)或(40.00.1)。重复上述4、5步骤，测定另一温度下的o和t。但在测定t时，按反应进行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min测其电导率。实验结束后，关闭电源，取出电极，用电导水洗净并置于电导水中保存待用。六、注意事项 1本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。 2配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。 3乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。 4乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。 七.数据处理 1将t，t，(0-t)/t数据列表。 2以两个温度下的t对(0-t)/t作图，分别得一直线。 3由直线的斜率计算各温度下的速率常数k和反应半衰期t1/2。 4由两温度下