电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

1、实验九 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 【目的要求】 1.用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率。 2.学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能。 3.学会使用电导率仪和恒温水浴。预习要求 1.了解电导法测定化学反应速率常数的原理。 2.如何用图解法求二级反应的速率常数及如何计算反应的活化能。 3.了解电导率仪和恒温水浴的使用方法及注意事项。【基本原理】 乙酸乙酯皂化反应是个二级反应，其反应方程式为CH3COOC2H5+Na+OH-CH3COO+Na+C2H5OH 当乙酸乙酯与氢氧化钠溶液的起始浓度相同时，如均为a，则反应速率表示为（）式中，x为时间t时反应物消耗掉的

2、浓度，k为反应速率常数。将上式积分得（）起始浓度a为已知，只要由实验测得不同时间t时的x值，以对t作图，应得一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。乙酸乙酯皂化反应中，参加导电的离子有OH、Na和CH3COO，由于反应体系是很稀的水溶液，可认为CH3COONa是全部电离的，因此，反应前后Na的浓度不变，随着反应的进行，仅仅是导电能力很强的OH离子逐渐被导电能力弱的CH3COO离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小，因此可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，从而达到跟踪反应物浓度随时间变化的目的。 令G0为t=0时溶液的电导，Gt为时间t时混合溶液的电导，G为t=(反应完毕)时溶液

3、的电导。实质上，G0是NaOH溶液浓度为a时的电导值，Gt是NaOH溶液浓度为（a-x）时的电导值GNaOH与CH3COONa溶液浓度为x时的电导值GCH3COONa之和，G则是CH3COONa溶液浓度为a时的电导值。CH3COOC2H5+OH-CH3COO+C2H5OH浓度值t = 0 a t = t a - x x t = a 在稀溶液中，溶液的电导与电解质的溶液茂正比，因此有：即：即：由此，Gt可以表示为：GtGNaOHGCH3COONa（）则：所以：（）将上式（）代入（）式，得：重新排列得: （）因此，只要测不同时间溶液的电导值 Gt 和起始溶液的电导值 G0，然后以 G t对 作图应

4、得一直线，直线的斜率为ak ，由此便求出某温度下的反应速率常数 k 值。由电导与电导率的关系式:代入(5)式得: （6）通过实验测定不同时间溶液的电导率t和起始溶液的电导率0，以t对 作图，也得一直线，从直线的斜率也可求出反应速率数k值。如果知道不同温度下的反应速率常数k(T2)和k(T1)，根据Arrhenius公式，可计算出该反应的活化能E和反应半衰期。（）   【仪器和试剂】 1.仪器 ： 电导率仪(附DJS-1型铂黑电极)1台;恒温混合器1只;停表1块;恒温水浴1套;移液管(50mL)3只;移液管(1mL)1支;容量瓶(250mL)1个;磨口三角瓶(200mL)5个。 2.药

5、品 ：NaOH水溶液(0.0200mol·dm-3);乙酸乙酯(A.R.);电导水(<1x10-4S.m-1)【实验步骤】 1.配制溶液 ：配制与NaOH准确浓度(约0.0200mol·dm-3)相等的乙酸乙酯溶液。其方法是:找出室温下乙酸乙酯的密度，进而计算出配制250mL0.0200mol·dm-3(与NaOH准确浓度相同)的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V，然后用lmL移液管吸取VmL乙酸乙酯注入250mL容量瓶中，稀释至刻度，即为0.0200mol·dm-3的乙酸乙酯水溶液。 2.调节恒温槽 将恒温槽的温度调至(30.0±0

6、.1)或(40.0±0.1)。 3.调节电导率仪 第一、 温补旋钮 调在实验实际温度处第二、 校正测量旋钮 调在温补处，校正电导率仪的电导电池常数。4.30时溶液起始电导率0的测定（可在测量t实验过程中间插入进行） 在干燥的200mL磨口三角瓶中，用移液管加入25mL0.0200mol·dm-3的NaOH溶液和同数量的电导水，混合均匀后，倒出少量溶液洗涤电导池和电极，然后将剩余溶液倒入电导池 (盖过电极上沿约2cm)，恒温约15min，并轻轻摇动数次，然后将电极插入溶液，测定溶液电导率，直至不变为止，此数值即为0,测定三次，取平均值。测定完溶液盖好保存，备用测定40下的电导

7、率0。 5.反应时电导率t的测定(30.0±0.1)先洗净烘干恒温混合器，然后分别用移液管取5mL0.0200mol·dm-3的CH3COOC2H5和5mL0.0200mol·dm-3的NaOH，分别从口和口装入混合器中，再从口插入电导电极。置混合器于恒温槽中，待恒温15min，从管口鼓气使溶液进入中，当进入一半时，按下停表记时开始记录反应时间，待溶液全总部进入后，继续鼓气使两溶液在中混合均匀。并立即开始测量其电导率值，记录时间t及电导率值。继续在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40

8、min各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。 如果不使用恒温混合器，可使用三角锥瓶代替，方法如下：用移液管移取25mL0.0200mol·dm-3的CH3COOC2H5，加入干燥的200mL磨口三角瓶中，用另一只移液管取25mL0.0200mol·dm-3的NaOH，加入另一干燥的100mL磨口三角瓶中。将两个三角瓶置于恒温槽中恒温15min，并摇动数次。同时，将电导池从恒温槽中取出，弃去上次溶液，用电导水洗净。将温好的NaOH溶液迅速倒入盛有CH3COOC2H5的三角瓶，同时开动停表，作为反应的开始时间，迅速将溶液混合均匀，并用少量溶液洗涤电导池和电极，然后将

9、溶液倒入电导池(溶液高度同前)，测定溶液的电导率t，在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。 6.另一温度（40）下0和t的测定 调节恒温槽温度为(40.0±0.1)。重复上述4、5步骤，测定另一温度下的o和t。但在测定t时，按反应进行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min测其电导率。实验结束后，关闭电源，取出电极，用电导水洗净并置于电导水中保存待用。 【数据记录与处理】 、

10、实验数据记录室温： 大气压力：pa 0 (30) 。 0 (40) 。1.将t，t， 数据列表。溶液温度：30序号t(min)t0t(0t)/t1第次实际测量时间000240003600048000510000612000715000820000925000103000011350001240000溶液温度：0序号t(min)t0t(0t)/t1第次实际测量时间0002400036000480005100006120007150008180009210001024000112700012300002.以两个温度下的t对(0-t)/t作图，分别得一直线。利用两直线上求取两温度下的。3.由直线的斜率分别计算两温度下的速率常数k和反应半衰期t1/2。 4.由两温度下的速率常数，按Arrhenius公式，计算乙酸乙酯皂化反应的活化能。 【思考与讨论】0? 2.该实验用电导率法测定的依据是什么？如果NaOH和CH3COOC2H5溶液为浓溶液时，能否用此法求k值，为什么?3. 使用电导仪时为什么先要选择量程，怎样选择？4清