电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数

1、电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数- 2 -一、实验目的- 2 -二、基本原理- 2 -三、仪器试剂- 3 -1.仪器：- 3 -2.试剂：- 3 -四、实验步骤- 3 -五、实验数据及处理- 4 -六、 思考题- 7 -七、注意- 7 -八、所有物质的包括四种模型三维优化结构，所有物质的最低能量及部分键长键角。- 7 -1. CH3COOC2H5- 7 -2、C2H5OH- 11 -3、NaOH- 14 -4、CH3COONa- 15 -一、实验目的1.了解二级反映的特点，学会用图解计算法求取二级反映的速率常数；2.用电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数，了解反应活化能的测定方法。二、基本

2、原理乙酸乙酯皂化是一个二级反应，其反应式为： CH3COOC2H5 + Na+ + OH- = CH3COO- + Na+ + C2H5OH在反应过程中，各物质的浓度随时间而改变。某一时刻的OH-离子浓度可用标准酸进行滴定求得，也可通过测量某些物理性质而得到。用电导仪测定溶液的电导值随时间的变化关系，可以检测反应的进程，进而可求算反应的速率常数，二级反应的速率与反应物的浓度有关。如果反应物CH3COOC2H5和NaOH的初始浓度相同，则反应时间为t时，反应所产生的CH3COO- 和C2H5OH 的浓度为，而CH3COOC2H5和NaOH的浓度为,设逆反应课忽略，则反应物和生成物的浓度随时间的变

3、化关系为： CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH00对上述二级反应的速率方程可表示为：（1）积分得：（2）显然，只要测出反应进程中时的值，再将代入上式，就得到速率常数值。由于反应物是稀的水溶液，故可假定CH3COONa 全部电离，则溶液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，所以体系的电导值不断下降。在一定范围内,可以认为体系电导值的减少量与CH3COONa 的浓度的增加量成正比，即（3）（4）式中和分别

4、为溶液起始和时的电导值，为反应终了时的电导值，为比例常数。讲式（3）和(4）代入（2)得：（5）或（6）从直线方程式（6）可知，只需测出、以及一组值，利用对作图，应得一直线，由斜率即可求得反应速率常数值，的单位为。三、仪器试剂1.仪器：数字式电导率仪1套；恒温水浴1套；双管电导池1套；移液管3支（25ml）；烧杯（100ml）2个；停表1只。2.试剂：（1） 自制的乙酸乙酯溶液;分析纯乙酸乙酯（液体），M%=99.5%，= /L；（2） 自制的醋酸钠溶液：M = /mol，M% = 99.0%；（3） 自制的氢氧化钠，称取氢氧化钠大约在（）g时，其浓度值在左右；要用邻苯二甲酸氢钾（/L）进行标

5、定。（4）的氢氧化钠经稀释可得。四、实验步骤1. 熟悉电导率仪的使用方法。2. 调节恒温水浴为所要求之温度（25、30）。开启电导仪的电源进行预热。3. 预习时首先将两个双口电导池及单口电导池洗净、烘干，待用。4. G0、G的测定：用两个单口电导池分别盛入的氢氧化钠35ml（用以测定G0）和的醋酸钠35ml（用以测定G），恒温10分钟后测其溶液的电导值，每2分钟读一次数，读三次。5. Gt的测定：双口电导池支管内准确盛入25ml 的氢氧化钠溶液，支管内准确盛入的乙酸乙醋,与测G0、G的溶液同时放入水浴中恒温10分钟并记下此时温度。6. 用洗耳球将B管溶液压入A管,压入一半时开始计时,反复压几次

6、使溶液混合均匀, 混合后要立即用橡皮塞塞住瓶口，并观察液面是否淹没电极，并立即开始测其电导值。每2分钟读一次数，直到电导值变化不大为止。7. 每次更换溶液时要先用蒸馏水淋洗电极,再用待测液仔细淋洗电极后再进行测量。测定完G0、G的溶液不要弃去，待测定Gt后再测量一次,以验证及供另一温度下测定之用。8. 用同样方法测定另一温度下的G0、G 、Gt。9. 测定完毕用蒸馏水淋洗电极，并将电极浸入蒸馏水中。10. 按上述操作步骤测定另一个温度时的反应速率常数，并按阿伦尼乌斯公式进行计算反应活化能。五、实验数据及处理做图，由直线斜率求出反应速率常数k(t1)，k(t2)，并计算反应活化能E。表一25oC

7、时不同时间反应液的电导246810121.69 14161.61 181.58 201.54 221.52 241.49 26283032343638 40 42 44 1.31 461.30 48 50 52 5456 1.25 9.97561 T=30oC，=4.93103表二30oC时不同时间反应液的电导246810121416182022242628303225oC时,图图130oC时,图图2如图，由25oC时，斜率k(t1)c=0.13318,得出速率常数k(t1-1Lmin-1由30oC时，斜率k(t2)c=0.15390, 得出速率常数k(t2-1Lmin-1由阿仑尼乌斯公式：

8、ln带入数据得：六、思考题1.为什么本实验在恒温下进行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前要预先恒温？解答：反应速率常数是一个与温度有关的物理量，温度会影响反应的速率常数，因此实验要保持恒温，才能测定该温度条件下的速率常数。七、注意1. 在每次测定电导值之前都要校正电导率仪。2. 不可用纸擦拭铂黑电极。八、所有物质的包括四种模型三维优化结构，所有物质的最低能量及部分键长键角。1. CH3COOC2H5（1）四种模型三维优化结构 Sticks Cylindrical Bonds BallstickSpace Filling （2）最低能量Warning: Some parameter

9、s are guessed (Quality = 1). Iteration 0 Steric Energy 14.943 RMS Gradient 22.822 RMS Move 0.0000 Iteration 1 Steric Energy 8.666 RMS Gradient 10.589 RMS Move 0.0123 Iteration 2 Steric Energy 6.195 RMS Gradient 7.256 RMS Move 0.0122 Iteration 3 Steric Energy 5.107 RMS Gradient 5.142 RMS Move 0.0086

10、Iteration 4 Steric Energy 4.636 RMS Gradient 3.692 RMS Move 0.0052 Iteration 5 Steric Energy 4.345 RMS Gradient 3.087 RMS Move 0.0042 Iteration 6 Steric Energy 4.081 RMS Gradient 2.835 RMS Move 0.0051 Iteration 7 Steric Energy 3.799 RMS Gradient 1.941 RMS Move 0.0069 Iteration 8 Steric Energy 3.699

11、RMS Gradient 1.850 RMS Move 0.0033 Iteration 9 Steric Energy 3.586 RMS Gradient 1.985 RMS Move 0.0046 Iteration 10 Steric Energy 3.487 RMS Gradient 1.602 RMS Move 0.0046 Iteration 11 Steric Energy 3.441 RMS Gradient 1.137 RMS Move 0.0025 Iteration 12 Steric Energy 3.404 RMS Gradient 0.981 RMS Move 0

12、.0024 Iteration 13 Steric Energy 3.377 RMS Gradient 0.707 RMS Move 0.0020 Iteration 14 Steric Energy 3.359 RMS Gradient 0.697 RMS Move 0.0018 Iteration 15 Steric Energy 3.350 RMS Gradient 0.312 RMS Move 0.0010 Iteration 16 Steric Energy 3.348 RMS Gradient 0.321 RMS Move 0.0005 Iteration 17 Steric En

13、ergy 3.345 RMS Gradient 0.235 RMS Move 0.0005 Iteration 18 Steric Energy 3.344 RMS Gradient 0.116 RMS Move 0.0003 Iteration 19 Steric Energy 3.344 RMS Gradient 0.136 RMS Move 0.0002 Iteration 20 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.102 RMS Move 0.0003 Iteration 21 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.08

14、7 RMS Move 0.0002 Iteration 22 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.102 RMS Move 0.0001 Iteration 23 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.094 RMS Move 0.0002 Iteration 24 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.059 RMS Move 0.0001 Iteration 24: Minimization terminated normally because the gradient norm is le

15、ss than the minimum gradient norm Stretch: 0.1669 Bend: 0.7371 Stretch-Bend: 0.0572 Torsion: 0.0000 Non-1,4 VDW: -0.4015 1,4 VDW: 2.7831 Total: 3.3427 （3）键长AtomsActualOptimalC(1)-C(2)C(1)-H(7)C(1)-H(8)C(1)-H(9)C(2)-O(3)C(2)-O(4)O(4)-C(5)O(4)-Lp(15)O(4)-Lp(16)C(5)-C(6)C(5)-H(10)C(5)-H(11)C(6)-H(12)C(

16、6)-H(13)C(6)-H(14)（4）键角AtomsActualOptimalC(2)-C(1)-H(7)C(2)-C(1)-H(8)C(2)-C(1)-H(9)H(7)-C(1)-H(8)H(7)-C(1)-H(9)H(8)-C(1)-H(9)C(1)-C(2)-O(3)C(1)-C(2)-O(4)O(3)-C(2)-O(4)C(2)-O(4)-C(5)C(2)-O(4)-Lp(15)C(2)-O(4)-Lp(16)C(5)-O(4)-Lp(15)C(5)-O(4)-Lp(16)Lp(15)-O(4)-Lp(16)O(4)-C(5)-C(6)O(4)-C(5)-H(10)O(4)-C(5

17、)-H(11)C(6)-C(5)-H(10)C(6)-C(5)-H(11)H(10)-C(5)-H(11)C(5)-C(6)-H(12)C(5)-C(6)-H(13)C(5)-C(6)-H(14)H(12)-C(6)-H(13)H(12)-C(6)-H(14)H(13)-C(6)-H(14)2、C2H5OH（1）四种模型三维优化结构 Sticks Cylindrical Bonds Ballstick Space Filling （2）最低能量Adding lone pairs to OH(5)Warning: Some parameters are guessed (Quality = 1)

18、. Iteration 0 Steric Energy 1.329 RMS Gradient 3.143 RMS Move 0.0000 Iteration 1 Steric Energy 1.046 RMS Gradient 2.187 RMS Move 0.0056 Iteration 2 Steric Energy 0.983 RMS Gradient 0.902 RMS Move 0.0022 Iteration 3 Steric Energy 0.966 RMS Gradient 0.625 RMS Move 0.0013 Iteration 4 Steric Energy 0.95

19、1 RMS Gradient 0.710 RMS Move 0.0018 Iteration 5 Steric Energy 0.941 RMS Gradient 0.582 RMS Move 0.0015 Iteration 6 Steric Energy 0.935 RMS Gradient 0.300 RMS Move 0.0012 Iteration 7 Steric Energy 0.932 RMS Gradient 0.378 RMS Move 0.0007 Iteration 8 Steric Energy 0.928 RMS Gradient 0.264 RMS Move 0.

20、0014 Iteration 9 Steric Energy 0.926 RMS Gradient 0.334 RMS Move 0.0008 Iteration 10 Steric Energy 0.920 RMS Gradient 0.505 RMS Move 0.0026 Iteration 11 Steric Energy 0.915 RMS Gradient 0.370 RMS Move 0.0021 Iteration 12 Steric Energy 0.911 RMS Gradient 0.363 RMS Move 0.0016 Iteration 13 Steric Ener

21、gy 0.908 RMS Gradient 0.264 RMS Move 0.0016 Iteration 14 Steric Energy 0.906 RMS Gradient 0.199 RMS Move 0.0011 Iteration 15 Steric Energy 0.905 RMS Gradient 0.147 RMS Move 0.0004 Iteration 16 Steric Energy 0.904 RMS Gradient 0.141 RMS Move 0.0005 Iteration 17 Steric Energy 0.904 RMS Gradient 0.097

22、RMS Move 0.0003 Iteration 18 Steric Energy 0.904 RMS Gradient 0.075 RMS Move 0.0001 Iteration 18: Minimization terminated normally because the gradient norm is less than the minimum gradient norm Stretch: 0.0470 Bend: 0.0858 Stretch-Bend: 0.0103 Torsion: 0.0000 Non-1,4 VDW: -0.1567 1,4 VDW: 0.9174 Total: 0.9039 （3）键长AtomsActualOptimalC(1)-C(2)C(1)-O(3)C(1)-H(4)C(1)-H(5)C(2)-H(6)C(2)-H(7)C(2)-H(