华师物化实验报告电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

1、word华 南 师 范 大 学 实 验 报 告学生姓名 学 号 专 业 年级、班级 课程名称 物理化学实验 实验工程 电导法测定乙酸乙酯皂化反响的速率常数实验类型 验证 设计 综合 实验时间 年 月 日实验指导老师 实验评分 【实验目的】学习电导法测定乙酸乙酯皂化反响速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法；了解二级反响的特点，学会用图解计算法求二级反响的速率常数；熟悉电导仪的使用。【实验原理】1速率常数的测定 乙酸乙酯皂化反响时典型的二级反响，其反响式为：CH3COOC2H5 NaOH =CH3OONa C2H5OH t=0 C0 C0 00 t=t CtCtC0 - CtC0 -Ct t=

2、 00C0 C0 速率方程式 ，积分并整理得速率常数k的表达式为: 此反响在稀溶液中进行，且CH3COONa全部电离。那么参加导电离子有Na、OH、CH3COO,而Na反响前后不变，OH的迁移率远远大于CH3COO，随着反响的进行，OH 不断减小，CH3COO不断增加，所以体系的电导率不断下降，且体系电导率的下降和产物CH3COO的浓度成正比。令、和分别为0、t和时刻的电导率，那么：t=t时，C0 Ct=K- K为比例常数t时，C0= K-联立以上式子，整理得： 可见，即起始浓度C0，在恒温条件下，测得和，并以对作图，可得一直线，那么直线斜率 ，从而求得此温度下的反响速率常数k。2活化能的测定

3、原理： 因此只要测出两个不同温度对应的速率常数，就可以算出反响的表观活化能。【仪器与试剂】DDS-11A电导率仪 1台 大试管 5支铂黑电极 1支 移液管 3支恒温槽 1台 氢氧化钠溶液1.985×10-2mol/L 乙酸乙酯溶液1.985×10-2mol/L【实验步骤】调节恒温槽的温度在25.00左右；在1-3号大试管中，依次倒入约20mL蒸馏水、35mL0.0200mol/L的氢氧化钠溶液和25mL0.0200mol/L乙酸乙酯溶液，塞紧试管口，并置于恒温槽中恒温。预热并调节好电导率仪；的测定：从1号和2号试管中，分别准确移取10mL蒸馏水和10mL氢氧化钠溶液注入4号

4、试管中摇匀，至于恒温槽中恒温，插入电导池，测定其电导率；的测定： 从2号试管中准确移取10mL氢氧化钠溶液注入5号试管中至于恒温槽中恒温，再从3号试管中准确移取10mL乙酸乙酯溶液也注入5号试管中，当注入5mL时启动秒表，用此时刻作为反响的起始时间，加完全部酯后，迅速充分摇匀，并插入电导池，从计时起2min时开始读值，以后每隔2min读一次，至30min时可停止测量。反响活化能的测定： 在35恒温条件下，用上述步骤测定值。进而求得反响的活化能。【数据处理】1求27.47的反响速率常数k1，将实验数据及计算结果填入下表：恒温温度=27.47 =2.268 ms·cm-1V乙酸乙酯=10

5、.00mL 乙酸乙酯=0.02 mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=0.02 mol/L实验数据记录及处理表1：t/min/ms·cm-1-/ ms·cm-1/ ms·cm-1·min-122.190.4980.2490 42.130.5580.1395 62.050.6380.1063 81.990.6980.0873 101.940.7480.0748 121.90.7880.0657 141.860.8280.0591 161.830.8580.0536 181.810.8780.0488 201.790.8980.0449 221.7

6、70.9180.0417 241.760.9280.0387 261.750.9380.0361 281.740.9480.0339 301.730.9580.0319 由于开始时温度还未温度，前4个点偏离较远，假设代入作图的话线性较差，故舍去前3个点进行线性拟合，得图1：数据处理：对作图,求出斜率m，并由求出速率常数m=6.76956404，k1=1/(mc0) =6.76956404 L/(mol·min)文献参考值：k298.2K=7.2906 L/(mol·min) 相对误差-7.15%2采用同样的方法求35的反响速率常数k2，计算反响的表观活化能Ea：恒温温度=3

7、5.0 =2.63ms·cm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=0.0200mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=0.0200mol/L 实验数据记录及处理表2：t/min/ms·cm-1-/ ms·cm-1/ ms·cm-1·min-122.030.6580.3290 420.6880.1720 61.950.7380.1230 81.90.7880.0985 101.860.8280.0828 121.830.8580.0715 141.80.8880.0634 161.770.9180.0574 181.750.9380.

8、0521 201.730.9580.0479 221.70.9880.0449 241.710.9780.0408 261.690.9980.0384 281.681.0080.0360 301.671.0180.0339 同样由于开始时温度还未温度，前4个点偏离较远，假设代入作图的话线性较差，故舍去前3个点进行线性拟合，得图1：数据处理：对作图,求出斜率m，并由求出速率常数m=14.772，k2=1/(mc0)=10.1210.96864066 L/(mol·min)文献参考值：k308.2K=11.9411 L/(mol·min) 相对误差-8.14%b计算反响的表观活

9、化能：k1/k2=m2/m1ln(k2/k1)=Ea/R·(1/T1-1/T2) ln(m1/m2)=Ea/R·(1/T1-1/T2)Ea=Rln(m1/m2)·T1T2/(T2-T1)=49.36119901 kJ/mol文献值：Ea=46.1 kJ/mol 相对误差7.74%【结果分析与讨论】 1根据测定的数据作-图，图形为类似于抛物线的曲线，线性较差，分析原因为：乙酸乙酯皂化反响为吸热反响，混合后体系温度降低，在初放入恒温槽内，反响试管温度未上升速度不如反响吸热速度，导致温度偏低，继而影响在混合后的几分钟所测溶液的电导率，使其偏低。去掉前3个数据后，重新作图

10、，那么线性明显提高。以27.47去1点、去2点的图为例子，可以明显看出区别。2在27.47时，求出k值6.76956404 L/(mol·min)文献参考值：k298.2K=7.2906 L/(mol·min) 相对误差-7.15%根据参考文献，本次实验误差不算太大，在可以接受的范围内。本次数据误差为负误差，即测得反响速率比理论速率要低。分析原因：由于恒温槽一直处于35，进行测量时，进行屡次充放水，待恒温槽温度后，恒温槽温度计显示温度为27.47，但实际上恒温槽内水温要比测量值略低温度计从高温回落到低温需要较长时间。另外，参加试管后，试管在恒温槽中并未完全跟恒温槽到达热平衡

11、，且皂化反响为吸热反响，导致测量的电导率普遍偏低。而在测量35反响时，由于恒温槽升温速度过快，温度超过35，在重新调整等待回落时，水温分布不均，温度计测量温度为35，实际温度要比测量温度低即反响温度低于35，测量结果k值为10.1210.96864066 L/(mol·min)，文献参考值：k308.2K=11.9411 L/(mol·min) 相对误差-8.14%，同样存在负误差。数据处理计算反响活化能时，由于两个k值均存在负误差，计算结果反而有局部误差被抵消，因此活化能与文献值比拟差异不大。3实验评价：本实验方法简便可行，对于较为复杂的二级反响速率常数的测定，大大简化了

12、测量步骤。但该方法对仪器设备要求较高，尤其对于恒温系统的要求尤为严格，受室温等因素影响较大，需要得到较为准确结果，应屡次进行平行实验，进行比拟分析。【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：因为反响速率k受温度的影响大，假设反响过程中温度变化比拟大，那么测定的结果产生的误差较大；反响物在混合前就预先恒温是为了保证两者进行反响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？如何从实验结果来验证乙酸乙酯反响为二级反响？ 答：因为乙酸乙酯的皂化反响是二级反响，使用同一浓度可大大简化计算如果不同，那么k=1/t(a-b)·lnb(a-x)/a(b-x)。选择不同浓度的CH3COOC2H5和NaOH溶液，测定不同浓度的反响物在相同反响条件下的反响速率。 有人提出采用pH法测定乙酸乙酯皂化反响速率常数，此法可行吗？为什么？ 答：可以。CH3COOC2H5OH=CH3COOC2H5OH，反响速率方程为：v=dx/dt=k(a-x)(b-x)，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，那么此时溶液OH-的浓度为ctOH-=10pH-14，即a-x=10pH-14，ka=a-10p