实验八-电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

1、实验四电导法测定乙酸乙酯皂化反响的速率常数一、目的要求1用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反响进程中的电导率2学会用图解法求二级反响的速率常数，并计算该反响的活化能3学会使用电导率仪和恒温水浴二、根本原理1乙酸乙酯皂化是一个二级反响，其反响式为CH3COOC2H5+Na+OH-宀 CH3COO-+Na+C2H5OH在反响过程中，各物质的浓度随时间改变。某一时刻的OH-离子浓度，可以用标准酸滴定,也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。以电导率仪测定溶液的电导率值 匸随时间的变化关系，可以监测反响的进程， 进而可以求算反响的速率常数。反二级反响的速率与应物的浓度有关。方便起见，设计实验时应物的浓度均采用

2、a作为起始浓度。当反响时间为t时,反响所生成的 CH3COO-和 C2H5OH的浓度为x,贝U CH3COOC2H5和NaOH的浓度为(a-x)。 设逆反响可以忽略，那么有 CH3COOC2H5CH3COOC2H5+NaOH 宀CH3COONa+C2H5OHt=0ct=ta-xc00a-xxxt 0T cTa二级反响的速率方程可表示为积分得起始浓度a为，因此只要由实验测得不同时间t时的x值，以 对t作图，应得a-x一直线，从直线的斜率 m(=ak)便可求出k值。由于反响是在稀水溶液中进行的，因此可以假定CH3COONa全部电离。溶液中参与导电的离子有Na+, OH-和 CH3CO0-等，而Na

3、+在反响前后浓度不变，OH啲迁移率比CH3COO-大得多。随反响时间的增加， 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的电导值减少量和 即t=t 时,X= 3 ( K- K)t= 时，a= 3 ( k- k)式中K 0和K t分别为起始和t时的电导值， 将3，4代入2得k- k/ k- K=aktCH3COONa的浓度x的增加量成正比，(3)(4)K 8为反响终了时的电导值，3为比例常数。(5)从直线方程5知，只要测定出K 0,K 8以及一组值以后，利用K0- K t/K t- kJ对t作图，应的一直线，由斜率即可求得反响的速率常数k, k的

4、单位为min-1 .mol-1. dm3。由电导与电导率k的关系式:G=k 代入 式得：61'处总血本实验可以不测K 8通过实验测定不同时间溶液的电导率Kt和起始溶液的电导率K0,以K t对祥一作图，也得一直线，从直线的斜率也可求出反响速率数k值。£在不同温度 Ti、T2时测出反响速率常数K Ti,KT0,那么由阿伦尼乌斯公式求酸反响的活化13K (TJRTT2三仪器试剂秒表1只3 NaOH新鲜配制双管电导池13 CH3COOC2H5新鲜配制移液管2只四实验步骤DDSJ-308A型电导率仪 1套)1 启动恒温水浴，调至所需温度。恒温水浴 的构造和使用方法可参阅实验一。本实验可

5、采用DDSJ-308A型电导率仪。DDSJ-308A型电导率仪是一台智能型的实验室 常规分析仪器，它适用于实验室精确测量水溶液 的电导率及温度、总溶解固体量TDS及温度，也可以测量纯水的纯度与温度，以及海水淡化处 理中的含盐量的测定。对常数1.0、10类型的电导电极有“光亮和“铂黑两种形式。电导电 极出厂时，每支电极都标有一定的电极常数。用 户需将次值输入仪器。例如：电导电极常数为0.98 ,电导军'wot2.10inS/cinK: 1.00色:D. 020图1电导率仪正面图那么具体操作如下：在电导率测量 状态下，按“电极常数键，仪器显示很多字，其中“选择指选择电极常数档次，“调节指调

6、节当前档次下的电极常数值。当电导率 100.00mS/cm时，必须采用电极常数为 10的电极，S 10 6S。电源插座接通通用电器源的电源，仪器可以进行正常操作。按下“ON/OFF键，仪器将显示厂标、仪器型号、名称，即“DDSJ-308A型电导率仪。几秒后，仪器自动进入测量工作状态，此时仪器采用的参数为用户最新设置的参数。如果用户不需要改变参数，那么无需进行任何操作，即可直接进行测量。测量结束后，按“ON/OFF键，仪器关机。如果需要改变参数如改变电极常数，改变测定模式，可通过仪器提示进行参数改变。3. 0和 的测量两个不同温度 25C和30C下采用双管电导池，其装置如图二。先将铂黑电极取出，

7、浸入电导水中。取下橡皮塞，将双管电导池洗净烘干，参加适量 100mol/dm3 NaOH溶液，再将铂黑电极取出，用相同浓度 的NaOH溶液淋洗。按图二组装电导池，置于恒温水浴10min。接上电导率仪，按实验步骤3,测量溶液的电导率值，每隔2min读一次数据，读三次取平均值0。以3CH3COONa溶液的电导率值作为反响结束后，倾去反响物，洗净电导池，重新测量如果与反响前的电导率值根本一致，可终止实验。本实验中可以不测4. t的测量两个不同温度 25C和30C下双管电导池和电极的处理方法同前，安装后置于恒温水浴内，然后用移液管吸取10ml/dm3 NaOH注入A管，用移液管吸 取10ml/dm3

8、CH3COOC2H5注入B管，置于恒温水浴10min，用 吸耳球将CH3COOC2H5压入A管。注入一半时，记录时间。反 复压几次，使溶液混合均匀，并立即开始测量其电导值，每隔2min读一次数据，直至电导值变化不大时一般反响时间为45min至1 h，可停止测量。反响结束后，倾去反响物，洗净电导池，将铂黑电极侵入电 导水中。1数据记录：初始浓度，室温图2双管电导池示意图五数据处理2. 25C时，10ml 水 + 10ml NaOH() 的平均电导率：0 ?-1 cm-110ml 乙酸乙酯()+ 10ml NaOH()tmin369121520253035405060t1 1 cm(0t)/t1

9、1 . 1 cm min3. 35 C时，10ml 水 + 10ml NaOH() 的平均电导率：。= ?-1 cm-110ml 乙酸乙酯()+ 10ml NaOH()tmin369121520253035405060t1 1 cm(0t)/t1 1 . 1 cm min4. 反响活化能的计算如果反响时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测定另一温度下的反响速度常数k值，用阿仑尼乌斯Arrhenius丨公式，计算反响活化能和反响半衰期。式中ki, k2分别为温度Ti,T2时测的反响速率常数，R为气体常数，E为反响的活化能。5.参考文献值进行误差分析。实验要求： frt对7图现行良好。1 11

10、k(298K) 6 imol1 L min11 1k(308K) 10 1mol L min文献值2 1:C(CH3COOC2H5)厂3C(OH-) /-3t / (0C)k/ dm3mols- 1k/ dm3molmin- 1E/ -1文献01019X 10-3X 10-2X 10-2325【4lg(k/ dm 3molmin - )=-1780/(T/KK5文献值同：k(25C) 0.112mo|1 L sk(35C) 0.175mol 1 L s1六、问题讨论1. 实验关键点 为防止溶于水中的 CO2引起NaOH浓度的变化，要用无 CO2通常先煮沸的冷却蒸馏 水。 反响物NaOH和CH3

11、COOC2H5的浓度相同，可确定为2A级反响；否那么便是A-B级反响。 乙酸乙酯皂化反响是吸热反响，混合后最初几分钟测值偏低，故第1点应5min之后。温度对实验数据的影响大，须待被测体系恒温10min，否那么会引起始时温度的不恒定而使电导 偏低或偏高，导致实验作图线性不佳。2. 为何本实验要在恒温条件下进行，而且CH 3COOC 2H 5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？解：反响的速率常数有关于反响物本身之外还有关于体系温度、反响物浓度、反响器等，因此实验要在恒温条件下进行，而且反响始终要进行在恒温下，因此乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预先恒温。3. 反响分子数和反响数是两个完全不同的概

12、念，反响级数只能实验来确定。试问如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反响为二级反响？解：用t怍图，如得到一直线这说明该反响是二级反响，否那么不是二级反响。4. 乙酸乙酯皂化反响为吸热反响，试问在反响过程中如何处置这一影响而使实验得到较好 的结果？解：反响始终要进行恒温槽中，而且要自动控制温度。5. 如果NaOH与CH3COOC2H5溶液均为浓溶液，试问能否用此方法求得k值？为什麽？解：根据溶液浓度与电导之间存在曲线关系2 参考“物化 P528， k 值不能测定。6. 为什么用1mol/dm3的NaOH和1mol/dm3 CH 3COONa溶液测其电导率就可以认为是0和？解： NaOH 和 CH3COONa 事情电解质，假定它们在稀溶液中完全离解。乙酸乙酯、乙醇、 和水对电导无奉献，且2mol/dm3的NaOH溶液和2mol/dm3的CH3COOC2H5溶液混合，0H- 就是1mol/dm3的NaOH，同理1mol/dm3 CH3COONa代表了反响完全此反响不可逆即OH-消耗完时的CH3COO-离子