乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

1、宁波工程学院物理化学实验报告_实验名称 乙酸乙酯皂化反响速率常数的测定实验目的1. 了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反响速率常数和活化能；2. 了解二级反响的特点,学会用图解法求二级反响的速率常数;3.掌握电导率仪的使用方法.二、实验原理1.二级反响动力学方程A +B t产物t=0aat=ta-xa-x-dCA/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x)(291)定积分得：kt=x/a(a-x)(2.9.2)以x/(a-x)对t作图,假设所得为一直线,证实是二级反响,由斜率即可求出反响速率常数k值如果知道不同温度下的速率常数k(T和k(T0,按阿仑尼乌斯方程计算出该反响的活化能Ea.Ea

2、=ln( k(T 2)/ k(T 1) RTTi T2 / ( T2-T1)(2.9.3)2.乙酸乙酯皂化反响是二级反响,反响式为:CH3C00Na+ C2H5OHt=0aa0t=ta-xa-xxt0000aCH3COOC2H5+NaOHK=A1(a-x)+A 2X由上二式得：x=( k- Kt)a/ ( 0- ko),代入式(2.9.2),得kd=A 1 ak«=A 2 ak =(okk) /ta ( t- kK重新排列得：k=( k-k)/kat + a k(2.9.4)(2.9.5)因此,以K对(K-K)/t作图为一直线即为二级反响,由斜率即可求出反响速率常数k值;由两个不同温

3、度下测得的速率常数k(T 1)和 k(T2),按式(2.9.3)计算出该反响的活化能 Ea.三、仪器和试剂1. 仪器：数字电导率仪1台,恒温水槽1套,叉形电导管2只,移液管(10ml,胖肚)3根;2. 药品：乙酸乙酯标准溶液(0.0212 mol dm-3), NaOH标准溶液(0.0212 mol dm-3).四、实验步骤1. 调节恒温槽调节温度为25C,同时电导率仪提前翻开预热.2. K的测定分别取10ml蒸馏水和10ml NaOH标准溶液,加到洁净枯燥的叉形管中充分混匀,然后将其置于25 C恒温槽中,恒温 5min,并接上电导率仪,测其电导率值k.3. k的测定在另一支叉形管的直支管中加

4、10ml CH3COOC2H5标准溶液,侧支管中加10mlNaOH标准溶液,放入 25 C恒温5min后,将其混合均匀并立即记时,同时用该溶液 冲洗电极三次,开始测量其电导率值(由于反响为吸热反响,开始时会有所降低,因此一般从第 6min 开始读数)当反响进行 6min , 9min , 12min , 15min , 20min , 25min ,30min , 35min , 40min时各测电导率一次,记录电导率k及时间t.反响结束后,倾去反响液,洗净电导池及电极,将铂黑电极浸入蒸馏水中.4. 调节恒温槽温度为 35C,重复上述步骤测定其k和k,但在测定时是根据进行4min ,6min

5、, 8min , 10min , 12min , 15min , 18min , 21min , 24 min , 27min , 30min 时测其电 导率.五、数据记录与处理室温：24.9 C大气压力：100.46 kPa初始浓度：C CH3COOC2H5 =0.0212 mol dm-3C NaOH=0.0212mol dm-3表一 电导率随时间的变化(25 C, k=2372uS cm-1)t/min6912152025303540k/uS cm-1180316311512142013071226116511181082(0- K)/t/ uS cm-1 min-194.8382.33

6、71.6763.4753.2545.8440.2335.8332.251 KO10K tI r0(J -DJI1Z0D -1 JODxR-0.9992470cc(k O k WParameterValueError707-.2626910.2417*111 -356080-16709表二 电导率随时间的变化(35 C, k=2764uS cm-1)t/min4681012151821242730k/uS cm-120381835171016181541145413881337129812661240(0- rt)/t/C-1-1uS cm min18215513211510287.376.46

7、7.961.155.550.8"no泗£13O R二0 99924 23 0 -180rcis(K 0-K t)JtV = ft + U ParaneteH# XUalueErrork933.522159.26IW5.959479.07728由两幅图中易得 25C时直线斜率 3=11.35008, 35C时直线斜率 k2=5.95047 , 那么 k(Ti)=l/( ki« CH3COOC2H5 )=1 屮1.35008 00212)=4.16 ;k(T 2)= 1 (5.95047 00212)=7.93根据式(2.9.3), Ea=ln( k(T 2)/ k(

8、T 1) RTH T2/ (T2-T1 )得:Ea=ln(7.93 4(6) 8左14 298.15 30)8.15 10=49.28 kJ/mol六、考前须知(1) 乙酸乙酯溶液和 NaOH溶液浓度必须相同.(2) 由于乙酸乙酯易挥发,故称量时应在称量瓶中准确称取,并需动作迅速.(3) 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. 在测定k时,所用的蒸馏水最好先煮沸,以除去二氧化碳；25C和35C的k测定中,溶液须更换.七、结果与讨论1、 实验所测得的乙酸乙酯皂化反响在25 C和35C时的速率常数分别为：一 3 -1-1k (298.15)=4.16 (mol* m) *S3

9、-1-1k (308.15)=4.16 (mol*ni ) *S该反响的活化能为 Ea=49.28 kJ/mol2. 误差分析在该实验过程中,存在仪器本身的误差,也存在移液过程中造成的误差,同 时还存在数据处理方面产生的误差.误差具体来源可能有：(1) 、没有严格根据实验步骤进行.(2) 、电导池未清洗干净.(3) 、移液过程中,液体与移液管的刻度线不水平.八、思考题1、为何本实验要在恒温条件下进行,而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前还要预先恒温？答：a、由于反响速率与温度有关,温度每升高10C,反响速率约增加24倍.同时电导值也与温度有关,所以实验过程中须恒温.b、NaOH和C

10、H3COOC2H5溶液混合前要预先恒温,以保证反响在实验温度下进行.2、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液的起始浓度不相等,试问应怎么计算？答：需按k =1一 In b(a x)计算k值.式中x =上0一匕a ( a为两溶液中浓度较低的t(a b) a(b x)k0 k一个溶液的浓度).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av b,那么有：NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OHt = 0ab00t = t a xb xxxt =g0b aaa又由于强电解质稀溶液的电导率与其浓度成正比,故有：k 0= Ai a；K 比=A2 a; k t= Ai(a x) + A2 xAi、A2是与温度、溶剂、电解质 NaOH及CH3COONa的性质有关的比例常数.联立上述三个式子,可得出：x = K0Kt