电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

1、电导法测定乙酸乙酯皂化反应 的速率常数作者:日期:电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一、实验目的1了解二级反应的特点，学会用图解计算法求取二级反应的速率常数；2用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数，了解反应活化能的测定方法。二、实验原理乙酸乙酯皂化是一个二级反应，其反应式为：CH3COOCH：+Na>OHCH5COO-FNa*-i-C2HOH在反应过程中，各物质的浓度随时间而变。某一时刻的0H-离子浓度可用标准酸进行滴定求 得，也可通过测定溶液的某些物理性质而得到。用电导仪测定溶液的电导值G随时间的变化关系，可以监测反应进程， 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

2、 有关。若反应物 CH3COOC2H5和NaOH的初始浓度相同(均设为 c)，设反应时间为t时， 反应所产生的 CH3COO-和C2H5OH的浓度为x,若逆反应可忽略，则反映物和产物的浓度 时间的关系为：CH3COOC2HNaOH CH3COONa+ C 凹 OHt=0cc00日c-xc-xXXt>ccTOT上述二级反应的速率方程可表示为：dx/dt=k(c-x)(c-x)( 1)积分得：kt=x/c(c-x)( 2)显然，只要测出反应进程中任意时刻t时的x值，再将已知浓度 c代入上式，即可得到反应的速率常数k值。因反应物是稀水溶液，故可假定全部电离。则溶液中参与导电的离子有 Na+、O

3、H-和CH3COOH 等，Na+在反应前后浓度不变， OH-的迁移率比的大得多。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x的增加量成正比，即：t=t 时，x= 3 Gt)(3)t= 时寸，c= 3 (EG«)式中Go和Gt分别是溶液起始和t时的电导值,Ga为反应终了时的电导值，3是比例系数。将、代入得：kt= 3 (GGt)/c 3 (GG-)- (Go-Gt)= (Go-Gt)/c (Gt-G-)(5)(6)或写成(Go-Gt)/ (Gt-G - = ckt从(6)式可知

4、，只要测出Go、G-和一组Gt值，由(Go G-)/(Gt G-)对t作图，应得一直线，从其斜率即可求得速率常数k值。三、实验仪器与试剂停表数字电导仪恒温水浴双管电导池洗耳球1个移液管(10 mL)铂黑电极1支NaOH(0.0200、0.0400 mol/L)CH 3COONa(0.0200 mol/L)CH3COOC2H5 ( 0.0400 mol/L)四、实验步骤1开启恒温水浴电源，将温度调至所需值 25C。开启电导率仪的热源预热。本实验用试管作电导池。2配制溶液分别配制 0.0200mol/LNaOH、0.0400mol/LNaOH、0.0200mol/LCH 3COONa、0.0400

5、mol/L CH3COOC2H5各 50mL。3. G0的测定(1 )洗净烧杯并烘干，倒入适量0.0200 mol/LNaOH溶液(以能浸没铂黑电极并高出1cm为宜)。(2) 用电导水洗涤铂黑电极，再用0.0200 mol/LNaOH溶液淋洗，然后置入烧杯。(3) 将安好的烧杯置于已恒温的水浴中恒温10min。(4) 测量溶液的电导(率)值，每隔2 min测量一次，共3次，取其平均值。4. G -的测定实验测定过程不可能进行到 t=且反应也并不完全可逆，故通常以0.0200 mol/L的 CH3COONa溶液的电导(率)值作为G-,测量方法与G。的测量方法相同。但必须注意，每次 更换测量溶液时

6、，须用电导水淋洗电极和试管，再用被测溶液淋洗3次。5. Gt的测定（1 ）电导池和电极的处理方法与上述相同，装后置烧杯中。（2） 用移液管量准确取10 mL 0.0400 mol/LNaOH溶液放入洗净并干燥的烧杯， 用另一支移 液管吸取10 mL 0.0400 mol/L CH 3COOC2H5溶液注入烧杯中，均置于恒温水浴中恒温 10分 钟。（3）将CH3COOC2H5溶液快速倒入烧杯中，溶液倒入一半时，开始记时，并继续倒完，使 溶液混合均匀，并立即测量溶液的电导（率）值。注意不要使溶液逸出。（4） 每隔2 min测量一次，测15次，再每隔5分钟测一次，测 4次，直至电导（率）值基本 不变

7、为止，共19个数据。除记录第一个数据的外，其它各数据在测量时，应该尽量保持在整数分钟时测定，以便于进行数据处理。整个反应约需时45 min1 h。（5）反应结束后，倒掉反应液，洗净烧杯和电导电极。五、实验数据记录及处理1数据记录及计算表1G0和G甘勺测定项目123平均值Go X103(卩 s/cm2.752.752.452.65G-X 103(卩 s/cm0.970.940.950.95表2 Gt的测定次数时间(t/min)Gt/(卩 s/cm )(G°-Gt)/(Gt-G )123.04-0.1866242.88-0.1192362.75-0.0556482.640.0059510

8、2.540.06926122.450.13337142.380.18888162.310.25009182.250.307710202.200.360011222.150.416712242.100.478313262.060.531514282.020.588815301.990.634616351.920.752617401.850.888918451.801.000019501.751.12502、数据处理m/rin经线性拟合，得反应速率常数k为0.02733 min-1 mol-1 L。六、思考题1.为何本实验要在恒温条件下进行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前要预先恒温？答：温度对反应速率常数 k影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行。2反应分子数与反应级数是两个完全不同的概念，反应级数只能通过实验来确定。试问如 何从实验结果来验证乙酸乙酯反应为二级反应？答:选择不同的乙酸乙酯浓度和氢氧化钠浓度，测定不同浓度的反应物在相同反应条件下的反应速率。3乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，试问在实验过程中如何处置这一影响而使