乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

1、实验九乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1前言1.1 实验目的测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。1.2 实验内容在30c时，用电导率仪先测定40m10.01molL-1的NaOH§液的电导率，然后将20ml0.02mo1-L-1的NaOH容液与20ml0.02mo1-L-1的乙酸乙酯溶液混合，测定其电导率随时间的变化关系；然后将实验温度升高到37C,重复上述实验。1.3 实验原理对于二级反应A+B一产物如果A,B两物质起始浓度相同，均为a,则反应速率的表示式为dxk(a-x)2(1)dt式中：x为t时刻生成物的浓度。式(1)定积分得：(2)1xta(ax)以上对t作图，若所得为直线，证明是

2、二级反应。并可以从直线的斜率求ax出k。所以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或生成物的浓度，即可求得该反应的速率常数ko温度对化学反应速率的影响常用阿伦尼乌斯方程描述(3)dlnkEadTRT2式中：Ea为反应的活化能。假定活化能是常数，测定了两个不同温度下的速率常数k()和k(T2)后可以按式(3)计算反应的活化能Ea。lnk(T2)k(T1)T1T2T2T1(4)乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为:反应系统中，OH电导率大，CHCOOfe导率小。所以，随着反应进行，电导率大的OH逐渐为电导率小的CHCOOT取代，溶液电导率有显著降低。对于稀溶液，强电解质的电导率k与其浓度

3、成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。若乙酸乙酯皂化反应在稀溶液中进行，则存在如下关系oAia(5)(6)tA1(ax)A2x式中：Ai,A分别是与温度、电解质性质和溶剂等因素有关的比例常数;K0、Kt、分别为反应开始、反应时间为t和反应终了时溶液的总电导率。由式(5)式(7),得代入式(2)并整理，得(8)akt(9)因此，以t对一1作图为一直线即说明该反应为二级反应,t且由直线的斜率可求得速率系数k;由两个不同温度下测得的速率系数k(Ti)与k(T2),可以求出反应的活化能Ea。由于溶液中的化学反应实际上非常复杂，如上所测定和计算的是表观活化能。2实验方法2.1 实

4、验仪器和试剂仪器DDS-llA型电导率仪1台；自动平衡记录仪1台；恒温水浴1套；DJS-1型电导电极1支；双管反应器2只、大试管1只；100mL容量瓶1个；20mL移液管3支；0.2mL刻度移液管1支。试剂0.0200mol/L的NaOH§液；乙酸乙酯(AFR;新鲜去离子水或蒸储水。2.2 实验步骤1）仪器准备：接通电导率仪的电源，校正电导率仪，正确选择其量程，并将电导率仪的记录输出与记录仪相连。2）配制乙酸乙酯溶液：用容量瓶配制0.0200mol/L的乙酸乙酯溶液100mL。乙酸乙酯密度与温度的关系式p=924.54.168t-1.95103t2（10）其中p、t的单位分别为kg/

5、m3和C（需要乙酸乙酯约0.1762g）。已知室温等于23.8，计算得需要0.197ml乙酸乙酯。3） 0的测量。将恒温水浴调至30，用移液管吸取20mL0.200mol/L的NaOH溶液装入干净的大试管中再加入20mLH2O,将电导电极套上塞子，电极经去离子水冲洗并用滤纸吸干后插入大试管中,大试管放入恒温水浴恒温约10min,将电导率仪的“校正测量”开关扳到“测量”位置，记录仪开始记录。4） t的测定。将洁净干燥的双管反应器置于恒温水浴中，有移液管取20mL0.200mol/L乙酸乙酯溶液，放入粗管。将电极用电导水认真冲洗3次，用滤纸小心吸干电极上的水，然后插入粗管，并塞好。用另一支移液管取

6、20mL0.200mol/LNaOH溶液放入细管，恒温约5min。用洗耳球迅速反复抽压细管两次，将NaOH溶液尽快完全压入粗管，使溶液充分混合。记录仪必须在反应前开始记录，大约20min可以停止测量。5） 重复以上步骤，测定37时反应的0与t。3结果与讨论由实验室仪器读出室温为23.8C,大气压为103.09kPa。表1,表2中的第二列由记录仪采集，可见附图（t-t关系图）上的数据。第一列时间并非直接由记录仪采集的数据读出，而是在t-t关系图上找出最高点，记下最高点对应的时间，之后将各数据点对应的时间减去最高点对应的时间即为表中第一列t。第三列中的0同样由记录仪采集，见附图（0的测量），得30

7、时，0=6.91格，37时，0=7.45格。注：附图分别为30时0的测量图、37时0的测量图、30时t-t关系图、37c时t-t关系图表130C)时间t/min格子数t/格(0t)/t06.852.136.230.2910803.205.980.2718754.025.810.2587064.825.650.2489635.455.540.2403676.155.430.2308946.835.330.2225487.635.220.2136308.405.120.2059529.504.990.19578910.24.920.18921610.54.840.18272710.94.790.1

8、7758611。图130.00C时t(0t)/t图线由图1知，实验的线性拟合较好，该反应为二级反应。由公式(9)得，图1中直线的斜率为1一，在该实验中，a=0.01mol/L,所以ak30Ck30c1/(11.248min-10.01mol/L)8.890L?mol-1?min-1。查阅文献得，30c时30Ck=8.7916mol-1min-1,相对误差E=1.1%表2乙酸乙酯皂化反应动力学实验数据记录（37C)时间t/min格子数t/格(0t)/t07.490.907.110.4777781.356.910.4666672.536.460.4268773.676.090.3950955.03

9、5.760.3538777.085.380.3050858.405.180.28095210.24.950.25392211.84.770.23474613.24.660.21818214.54.550.20620716.04.450.19312517.44.370.18218418.74.290.17379720.34.220.16354721.24.170.158962图237.00C时t(0t)/t图线以表2中的第二列对第三列作图，得图2同样由公式(9)得，图2中直线的斜率为-,a=0.01mol/L,所以ak37Ck37c1/(7.8394min-10.01mol/L)12.96L?mol-1?min-1。查阅文献得，37c时37Ck=13.4721-mol-1-min-1,相对误差E=3.8%由公式(4)计算，该反应的表观活化能Ea=ln(12.96/8.89)8.314303.15310.15/(310.15-303.15)/1000=43.6KJ-mol-1,查阅文献得，Ea=46.1KJ-mol-1,相对误差E=5.4%4结论乙酸乙酯皂化反应的速率常数：k30c8.890L?mol-1?min-1,文献值为8.7916mol-1min