乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

1、个人收集整理勿做商业用途【数据记录与处理】室温：25。2 C大气压：1014。2hPa求25 C的反应速率常数kT1 ,将实验数据及计算结果填入下表：恒温温度=25。00 Ck=1880s crmV乙酸乙酯=10。 OOmL乙酸乙酯=0.0200 mol/Lkc0VNaOH=10。OOmL NaOH = 0。0200 mol/Lt/min1k t /1s cm-1(k 0 k) t /1 s cm0t-1-1/1 s - cm min2176012060。04167021052.56158030050.08151037046。310145043043.012139049040。81413405

2、4038.616130058036.318127061033。920123065032.522121067030。524118070029。226116072027.728113075026。830111077025。7co=0。0100 mol/L1数据处理：t对 1作图，求出斜率m,并由m求出速率常数pJ5u -1000 50-7r<i -1650-1600 -1500-1450-A * H 51'Ji i -1350130012001150-1100fjne-n-ie a：s$ 'vcrapna- (ssaw) Linear Regression forAB0.31

3、5S4ftSDPin.a«12F rrttr1数据处理：t对一0L作图，求出斜率 m,并由m求出速率常数tkco作图可知：mi=i8.98ki =1/(mco) =1/ (18。98 X 0。0100) =5.27 L/ ( mol min)文献参考值：k ( 298.2K) =(6 ± 1)L/(mol min ) 采用同样的方法求 35C的反应速率常数 kT，计算反应的表观活化能Ea：恒温温度=35.00 °Ck=2300 卩 s -CmV乙酸乙酯=10。00mL乙酸乙酯=0.0100 mol/LVNaOH=10.00mLNaOH= 0.0100 mol/LC

4、0=0。0100 mol/Lt/min1k t / s cm-1(k 0 k) t / s cm0t 1t/ s - cm min122030270135418604401106173057095.08162068085。010154076076.012147083069.214142088062.91613709305& 118133097053。9201300100050.0221270103046.8241240106044.2261220108041.5281200110039.3301180112037.31300-11750 1200口 001650 <I6OCI -

5、I55O1500-1450 t13501300-1250-404550556065707580859055100Pr metierUdlurErr»rA7.91236BRSOHp19.999tll »0iH?017 4 1B 23：on "/Cr*ph"H3S)linrjir RrqrFEKion forY E A * B * Xa。数据处理:-作图，求出斜率tm,并由mkc0求出速率常数作图可知：m2=9.45k2 =1/(mco)=1/(9.45 x 0.0100) =10。58 L/(mol min) 文献参考值：k (308.2K) = (10&

6、#177; 2) L/(mol min) m!1m2k 1 Co则k2m 1k1m 2b.计算反应的表观活化能1k 2C0又吃m1Ea11In 1-()m 2R T1T2m2 ln 218.98 308 2988.314 ln9.45308 29853.21 kJ/mol【实验结果分析与讨论】实验结果分析根据乙酸乙酯皂化反应的速率常数与温度的关系:个人收集整理勿做商业用途lgk=- 1780T1 + 0.00754T + 4.53 当T= 298.2K时：lgk 1=- 1780 - 298.2 + 0.00754 X 298。2 + 4。53= 0.809298.2K 时的理论速率常数：k

7、1= 6.442 L/(mol min)实验测定值与理论值比较的相对误差：5.27 6.442 100%18.2%6.442 当T= 308。2K时：lgk 2=- 1780- 308.2 + 0.00754X 308.2 + 4。53= 1.078308.2K 时的理论速率常数：k 2= 11。967 L/ ( mol min )实验测定值与理论值比较的相对误差：10.58 11.967 100%11.6%11.967又ln乞k1Ea丄丄R(T1 T2k2lg - lgk 2 k1k 210 0.269k1lgk 10.2691.858ln 1.8580.619Ea Rln乞卫匚k1 T28

8、.314 0.619308 298308 29847.3 kJ/mol相对误差：532 473 100%12.4%47.3实验结果讨论本实验用电导法测定反应物乙酸乙酯与NaOH起始浓度相同的情况下，25C、35C温度下乙酸乙醋皂化应的速率常数，它们分别为5.27 L/(mol min )、 10。58 L/ ( mol min)，与理论值比较的相对误差分别为一18。2%、-11。6%,由速率常数计算得到的活化能为53.2 kJ/mol，与理论值比较的相对误差为12。4%.实验测定的数值与理论值比较的相对误差比较大，主要原因可能有： 温度不够恒定。 温度对反应速率k受温度的影响很大，实验所使用的

9、恒温槽的恒温效果不是很好在测定的过程中温度会有土0.2 C的飘动，造成实验测定数值产生误差； 实验测定速率常数与活化能的前提是反应物乙酸乙酯与NaOH起始浓度相同，由于反应物浓度很低(0。0200mol/L )，因此，很难把两种溶液的浓度配制得恰好相等，所以，实验测定时很可能反应物浓度时不相等的，因此，会对实验测定结果造成很大的影响。 乙酸乙醋易挥发，当场配制既浪费时间又很难准确，必须由实验教师先大量配制好，但在放置过 程中往往会因为发生水解，而使得浓度降低，因此，由于不能保证乙酸乙酯浓度的准确性而影响实验结 果的测定。 ，配制好的NaOH溶液也会吸收空气中 CO2,虽对NaOH溶液的准确浓度

10、事先进行了标定，而实 验时被测的却是电导率，OH -与CO32两离子的电导数值差别又很大，结果会使测定后期的数据偏差逐渐 增大。不同的反应物初始浓度比对电导法测定皂化反应速率常数有明显的影响：当乙酸乙酯的初始浓度和氢氧化钠的初始浓度相等时(a= b)，可用电导法测定皂化反应的速率常个人收集整理勿做商业用途数但由于物质纯度的限制及配制溶液时的误差等原因，很难使a与b达到真正意义上的相等，而且影响测定的因素也较多，故使所测结果仍有一定的误差。 当a<b (1<baw 115)时，N aOH过量,体系中由于消耗了与 CH3COOC2H5等量的N aOH,使体系的电导也会产生很大的变化，而

11、且所需时间也较小，a与b的浓度也可分别控制。 实验证明，在所选浓度范围内，用电导法可较好地测定皂化反应的速率常数。 当a> b (1<ab< 114)时，乙酸乙酯过量,N aOH被较快地消耗掉。 但由于CH3COOC2H5对电导的贡献可以忽略，却对反应速率有影响，导致作图时得不到一条直线，从而也就不能用电导法测定a> b时皂化反应的速率常数.【提问与思考】为何本实验要在恒温条件进行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温 ？答：因为反应速率 k受温度的影响大，(心+10) /kT=24，若反应过程中温度变化比较大，则测定的 结果产生的误差较大；反应物在

12、混合前就预先恒温是为了保证两者进行反应的时候是相同温度的，防止 两者温差带来温度的变化影响测定结果 为什么CH3COOC2H5和NaOH起始浓度必须相同，如果不同 ，试问怎样计算k值?答：需按k=1一 in b(a x)计算k值。式中x = -K°一K- a ( a为两溶液中浓度较低的一个溶t(a b) a(b x)k0 k液的浓度)。X的表达式推导如下： 设NaOH的起始浓度为a, CH3COOC2H5起始浓度为b，且a v b，则有：NaOH + CH3COOC2HTCHsCOONa + C2H5OHt = 0ab00t = ta xb xxxt =m0b aaa又因为强电解质稀

13、溶液的电导率与其浓度成正比，故有k 0= A1 a;k x = A2 a; k t= A1（a x） + A2 xA1、A2是与温度、溶剂、电解质 NaOH及CHsCOONa的性质有关的比例常数。 联立上述三个式子，可得出：x = 一匕aK0 K设NaOH的起始浓度为b ,CH3COOC2H5 起始农度为a,且av b,则有：NaOH+ CH3COOC2H5"CH3COONa + C2H5OHt = 0ba00t = tb xa xxxt =mb a0aa又因为强电解质稀溶液的电导率与其浓度成正比，故有：k 0= A1 b; k = A1 (b a ) + A2 a; k t= A1

14、(b x) + A2 x联立上述三个式子，可得出:x =卫一K- aK0 K有人提出采用pH法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，此法可行吗？为什么？答:可以。CH3COOC2H5+ OH =CH3COO + C2H5OH，反应速率方程为：v=dx/dt=k(a x) (bx),当起始浓度相同(a=b)，对该式积分简化得：k=x/ta(a-x).设t时刻溶液的pH值为& (t)，则此时溶液OH- 的浓度为 ct(OH ) =10(pH-14)，即 a-x=10(pH-14), ka=a 10(pH14): /t 10(pH 14),用 a-10(pH-14)对t 10(pH 14)作图，可得一条直线，该直线的斜率 m=ka，即k=m/a。如果NaOH和CH 3COOC2H5溶液为浓溶液，是否能用此法求算 k值？为什么？个人收集整理 勿做商业用途不能。因为在推导时， 前提条件是强电解质的稀溶液 , 只有溶液浓度足够稀时， 才能保证浓度与