电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数知识分享

1、电导法测定乙酸乙酯电导法测定乙酸乙酯皂化皂化(zohu)反应速反应速率常数率常数物理化学物理化学(w l hu xu)实验实验第一页，共21页。实验实验(shyn)目的目的n用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，了解反应活化能的测定方法n了解二级反应的特点(tdin)，学会用图解计算法求取二级反应的速率常数及其活化能n熟悉电导测量方法和电导率仪的使用。第二页，共21页。乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应：乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应：CH3COOC2H5 + Na+ OH- CH3COO- +Na+ C2H5OHCH3COOC2H5 + Na+ OH- CH3COO- +Na+ C2H5OH在反

2、应过程中，各物质的浓度在反应过程中，各物质的浓度(nngd)(nngd)随时间而改变。某一随时间而改变。某一时刻的时刻的OH-OH-离子浓度离子浓度(nngd)(nngd)，可以用标准酸进行滴定求得，可以用标准酸进行滴定求得，也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。以电导仪测定也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。以电导仪测定溶液的电导值溶液的电导值 G G 随时间的变化关系，可以监测反应的进程，随时间的变化关系，可以监测反应的进程，进而可求算反应的速率常数。进而可求算反应的速率常数。实验实验(shyn)原原理理第三页，共21页。 二级反应的速率与反应物的浓度有关。为了处理方便起见，在设计实

3、验时将反应物 CH3COOC2H5 和 NaOH 采用相同的浓度 c 作为起始浓度。当反应时间为 t 时，反应所生成的CH3COO- 和C2H5OH的浓度为 x ，那么CH3COOC2H5 和 NaOH的浓度则为 (c-x) 。设逆反应可以忽略(hl)，则应有实验实验(shyn)原原理理第四页，共21页。cctxxxcxcttcct 0 0 0 0 0OHHCCOONaCHNaOHHCOOCCH 523523时时时实验实验(shyn)原原理理第五页，共21页。二级反应(fnyng)的速率方程可表示为)(xcxckdtdx)(xccxkt积分(jfn)得故只要测出反应(fnyng)进程中 t 时

4、的 x 值，再将 c 代入，就可以算出反应(fnyng)速率常数 k 值。(1)(1)(2)(2)实验原理实验原理第六页，共21页。 由于反应是在稀的水溶液(rngy)中进行的，故可假定CH3COONa全部电离。溶液(rngy)中参与导电的离子有Na+、OH-和CH3COO-等，而Na+在反应前后浓度不变， OH-的迁移率比CH3COO-的迁移率大得多。随着反应时间的增加， OH-不断减少，而CH3COO-不断增加，所以体系电导值不断下降。在一定范围内，可以认为体系电导值的减少量和CH3COONa的浓度 x 的增加量成正比，即实验实验(shyn)原原理理第七页，共21页。 式中G0和Gt 分别

5、为起始和 t 时的电导值， 为反应(fnyng)终了时的 电导值， 为比例常数。将（3）、（4）式代入式（2）得：G)()()()(0000GGcGGGGGGcGGkttttt)()(00GGctGGxttt时，时，（3 3）（4 4）实验实验(shyn)原原理理第八页，共21页。 从直线方程式（5）可知，只要测定出G0、 以及(yj)一组Gt 值后，利用 对 t 作图，应得一直线，由斜率即可求得反应速率常数 k 值，k 的单位为min-1mol -1 dm3。 G)/()(0GGGGtt整理(zhngl)成cktGGGGtt0（5）实验实验(shyn)原原理理第九页，共21页。n电导率仪电导

6、率仪 一套一套 恒温水浴恒温水浴 一套一套 n叉形电导池叉形电导池 2只只 移液管（移液管（10mL） 2支支 n烧杯（烧杯（50 ml） 一只一只 容量瓶（容量瓶（100 mL） 1个个n称量瓶（称量瓶（25mm23mm） 一只一只 停表停表 一只一只 n乙酸乙酯（分析乙酸乙酯（分析(fnx)纯）纯） 氢氧化钠（氢氧化钠（0.0200 mol/L）nCH3COONa (分析分析(fnx)纯纯)仪器仪器(yq)和试剂和试剂第十页，共21页。恒温槽恒温槽叉形电导叉形电导(din do)池池第十一页，共21页。电导率仪电导率仪第十二页，共21页。1、恒温槽调节及溶液的配制、恒温槽调节及溶液的配制开

7、启恒温水浴，调节恒温槽温度到适宜温度。开启恒温水浴，调节恒温槽温度到适宜温度。配制配制0.0200 mol/L的乙酸乙酯溶液的乙酸乙酯溶液100mL。分别取分别取10mL蒸馏水和蒸馏水和10mL 0.0200 mol/L NaOH的溶液，加到洁净、干燥的叉形电导池的溶液，加到洁净、干燥的叉形电导池中充分混合中充分混合(hnh)均匀，置于恒温槽中恒温均匀，置于恒温槽中恒温10min。实验实验(shyn)步骤步骤 第十三页，共21页。2、 G0、G 的测定的测定用电导率测定上述已恒温用电导率测定上述已恒温(hngwn)的溶液的电导值的溶液的电导值G0。实验测定中，不可能等到实验测定中，不可能等到t

8、，且反应也并不完全不，且反应也并不完全不可逆，所以通常以可逆，所以通常以0.0100 mol/L的的CH3COONa溶液的溶液的电导值作为电导值作为G，测量方法同，测量方法同G0。必须注意，每次更换。必须注意，每次更换电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导池，接着再用被测溶液淋洗池，接着再用被测溶液淋洗2到到3次。次。 第十四页，共21页。3、 Gt的测定的测定(cdng) 在另一支叉形电导池直支管中加入0.0200 mol/L的乙酸乙酯溶液10mL，侧支管中加入0.0200 mol/L的NaOH溶液10mL，并把洗净的电导电极插入直支管中

9、。在恒温情况下，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间，并在恒温槽中将叉形电导池中溶液混合均匀(jnyn)并立即测其电导值，每隔2 min测一次，直到电导数值变化不大时（一般45min到60min）。第十五页，共21页。如果实验时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测定另一如果实验时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测定另一温度下的反应温度下的反应(fnyng)速率常数速率常数 k 值，用阿仑尼乌斯值，用阿仑尼乌斯 （Arrhenius）公式，计算反应）公式，计算反应(fnyng)活化能。活化能。211212lnTTTTREkk（6 6）式中式中 k1k1、k2 k2 分别为温度分别为温度T

10、1T1、T2 T2 时测得的反应速率时测得的反应速率(sl)(sl)常常数，数，R R 为气体常数，为气体常数，E E 为反应的活化能。为反应的活化能。4、反应、反应(fnyng)活化能活化能的测量的测量第十六页，共21页。数据处理数据处理 n一、根据测定数据，以一、根据测定数据，以 对对t作图，应得一直线，由作图，应得一直线，由斜率即可求出反应速率斜率即可求出反应速率(sl)常数常数k值。值。n二、由不同温度所求得的二、由不同温度所求得的k1、k2，求出反应活化能，求出反应活化能E。)GG(GGtt0 第十七页，共21页。实验实验(shyn)注注意事项意事项 n1.电导率仪要进行温度补偿及常

11、数校正；n2.实验用的蒸馏水须事先煮沸，待冷却后使用，以免(ymin)溶有的CO2致使溶液浓度发生变化。n3.反应液在恒温时都要用橡胶塞子盖好。n4.严格控制恒温的温度，因为反应过程温度对反应速率常数影响很大。n5.测定G0时，溶液均需临时配制。第十八页，共21页。n6. 所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浓度必须相等，否则反应速率(sl)常数计算公式将发生变化。n7.为使NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液确保混合均匀，需使该两溶液在叉形管中多次来回往复。n8. 每次更换电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导池，接着再用被测溶液淋洗2到3次。不可用纸拭擦电导电极上的铂黑。第十九页，共21页。讨论讨论(toln) n乙酸乙酯皂化反应系吸热反应，混合后体系温度降低乙酸乙酯皂化反应系吸热反应，混合后体系温度降低(jingd)，所以在混合后的起始几分钟内所测溶液的电，所以在混合后的起始几分钟内所测溶液的电导偏低，因此最好在反应后开始，否则，由导偏低，因此最好在反应后开始，否则，由 对对t作图得到的是一抛物线，而不是直线。作图得到的是一抛物线，而不是直线。)GG(GGtt0 第二十页，共21页。 1.为什么本实验要在恒温下进行？而且氢氧化钠与乙酸乙酯溶液混合前要预先恒温？ 2.各溶液在恒温和操作过程中为什么要盖好？ 3.如何从实