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应的速率常数一、目的要求用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率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学会使用电导率仪和恒温水浴二、基本原理1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1C随时间的变化关系，可以监测反应的进程，进而可以求算反应的速率常数。反二级反应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a作为起始浓

2、度。当反应时间为t时,反应所生成的CH3COO-和C2H5OH的浓度为x,贝UCH3COOC2H5和NaOH的浓度为(a-x)。设逆反应可以忽略，则有CH3COOC2H5CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OHca-x000xxrcF(1)t=0ct=ta-xtr0二级反应的速率方程可表示为夸=轮7积分得t时的x值，以对t作图，应得a-x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(A©t=8时，a=3(a-司式中E0和Et分别为起始和t时的电导值,将3，4代入2得i-nt/it-zaktCH3COONa的浓度x的增加量成正比，(3)(4)为反应

3、终了时的电导值，3为比例常数。(5)起始浓度a为已知，因此只要由实验测得不同时间一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。由于反应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CH3COO-等，而Na+反应前后浓度不变，OH-的迁移率比CH3COO-大得多。随反应时间的增加，OH-不断减少，而CH3COO-不断增加，所以体系的电导值不断下从直线方程5知，只要测定出E0,E8以及一组值以后，利用30-Et/Et-E8对t作图，应的一直线，由斜率即可求得反应的速率常数k,k的单位为min-1.mol-1.dm3。由电导与电导率e的关系式：G=

4、e#代入式得:电=上.寸屿+反是1'我3本实验可以不测E8,通过实验测定不同时间溶液的电导率Et和起始溶液的电导率E0,以Kt对至二作图，也得一直线，从直线的斜率也可求出反应速率数k值。£在不同温度Ti、T2时测出反应速率常数K（Ti）,K（T2）,则由阿伦尼乌斯公式求酸反应的活化K(T2)E(T2Ti)lnK(Ti)RTT2三仪器试剂DDSJ-308A型电导率仪1套秒表1只3NaOH（新鲜配制）双管电导池13CH3COOC2H5（新鲜配制移液管2只四实验步骤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。本实验可采用DDSJ-308A型电导率仪。DDS

5、J-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“伯黑”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,我Oc2.10inS/cin«!LOOa:0.020图1电导率仪正面图则具体操作如下：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”指调节当前档次下的电极常数值。当电导率100.00mS/cm时

6、，必须采用电极常数为10的电极，（S106S）。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，则无需进行任何操作，即可直接进行测量。测量结束后，按“ON/OF户键，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。先将伯黑电极取出，浸入电导水中。取下橡皮塞，将双管电导池洗净烘干，加入适量100mo

7、l/dm3NaOH溶液，再将伯黑电极取出，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应结束后，倾去反应物，洗净电导池，重新测量4.t的测量两个不同温度25C和30C下图2双管电导池示意图如果与反应前的电导率值基本一致，可终止实验。本实验中可以不测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/dm3NaOH注入A管，用移液管吸取10ml/dm3CH3COOC2H5注入B管，置于恒温水浴10min,用吸耳球

8、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应时间为45min至1h，可停止测量。反应结束后，倾去反应物，洗净电导池，将伯黑电极侵入电导水中。五数据处理1. 数据记录：初始浓度，室温25C时，10ml水+10mlNaOH()的平均电导率：0?-1-cm-110ml乙酸乙酯()+10mlNaOH()tmin369121520253035405060t11cm(0t)/t11_1cmmin35C时，10ml水+10mlNaOH()的平均电导率：。=&?-1-cm-110ml乙酸乙

9、酯()+10mlNaOH()tmin369121520253035405060t11cm(0t)/t11.1cmmin反应活化能的计算如果反应时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测定另一温度下的反应速度常数k值，用阿仑尼乌斯Arrhenius公式，计算反应活化能和反应半衰期。式中ki,k2分别为温度Ti,T2时测的反应速率常数，R为气体常数，E为反应的活化能。2. 参考文献值进行误差分析。frK实验要求：t对图现行良好。1-11k(298K)6imol1Lmin1_11k(308K)101molLmin文献值21：C(CH3COOC2H5)广3C(OH-)/-3t/(0C)k/dm3mols

10、-1k/dm3molmin-1E/-1文献01019x10-3x10-2X10-23254lg(k/dm3molmin-1)=-1780/(T/KK5 文献值3:k(25C)0.112mol1Lsk(35C)0.175mol1Ls1六、问题讨论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偶水。 反应物NaOH和CH3COOC2H5的浓度相同，可确定为2A级反应；否则便是A-B级反应。乙酸乙酯皂化反应是吸热反应，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,否则会引起始时温度的不恒定而使电导偏低或偏

11、高，导致实验作图线性不佳。为何本实验要在恒温条件下进行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？解：反应的速率常数有关于反应物本身之外还有关于体系温度、反应物浓度、反应器等，因此实验要在恒温条件下进行，而且反应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。1. 反应分子数和反应数是两个完全不同的概念，反应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应为二级反应？解：用t%k?工忤图，如得到一直线这说明该反应是二级反应,否则不是二级反应。2. 乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，试问在反应过程中如何处置这一影响而使实验得到较好的结果？解：反应始终要

12、进行恒温槽中，而且要自动控制温度。3. 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。4. 为什么用1mol/dm3的NaOH和1mol/dm3CH3COONa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，OH-就是1mol/dm3的NaOH，同理1mol/dm3CH3COONa代表了反应完全此反应不可逆即OH-消耗完