乙酸乙酯皂化反应动力学

1、uC19 乙酸乙酯皂化反应动力学一 目的（一）了解二级反应的特点。 （二）用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。 二、 原理CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH 或 CH3COOC2H5+OH-;CH3COO-+C2H5OH 反应式是二级反应，反应速率与CH3COOC2H5及NaOH的浓度成正比。用 𝒂,𝒃 分别表示乙酸乙酯和氢氧化钠的初始浓度， 𝒙 表示在时间间隔 𝒕 内反应了的乙酸乙酯或氢氧化钠的浓度。反应速率为： 𝑑𝑥/𝑑𝑡=w

2、896;(𝑎𝑥)(𝑏𝑥) （C19.1） k为反应速率常数，当 𝑎=𝑏 时，上式为： 𝑑𝑥/𝑑𝑡=𝑘(𝑎𝑥)2 （C19.2） 反应开始时 𝑡0 ，反应物的浓度为 𝑎 ，积分上式得： 𝑘=𝑥 /𝑡𝑎 * (𝑎𝑥) （C19.3） 在一定温度下，由实验测得不同 &#

3、119905; 时的 𝑥 值，由式（C19.3）可计算出 𝑘 值。 改变实验温度，求得不同温度下的 𝑘 值，根据Arrhenius方程的不定积分式有： 𝑙𝑛𝑘=𝐸𝑎/𝑅𝑇+𝑐 （C19.4） 以 𝑙𝑛𝑘 对 1/𝑇作图，得一条直线，从直线斜率可求得 𝐸𝑎 。 若求得热力学温度 T1 ,T2 时的反应速率常数 k1 ,k2 ,也

4、可由Arrhenius方程的定积分式变化为下式求得 𝐸𝑎 值： 𝐸𝑎=(𝑅𝑙𝑛𝑘1/𝑘2)/(1/𝑇21/𝑇1) （C19.5） 由于在反应中，生成物浓度 𝒙 无法即时测量，所以本实验通过测量溶液的电导率 𝜿 代替测量生成物浓度 𝒙。 乙酸乙酯、乙醇是非电解质。在稀溶液中，非电解质电导率与浓度成正比，溶液的电导率是各离子电导之和。反应前后 Na: 离子浓度不变，整个反应过程

5、电导率的变化取决于 OH- 与 CH3COO- 浓度的变化，溶液中 OH- 的导电能力约为 CH3COO- 的五倍，随着反应的进行， OH- 浓度降低， CH3COO-的尝试升高，溶液导电能力明显下降。 一定温度下，在稀溶液中反应，𝜿𝟎,𝜿𝒕,𝜿 为溶液在 𝒕=𝟎,𝒕=𝒕,𝒕= 时的电导率，𝑨𝟏，𝑨𝟐 分别是与NaOH、CH3COONa 电导率有关的比例常数（与温度、溶剂等

6、有关），于是： 𝑡=0 ，𝜅0=𝐴1𝑎 ; 𝑡=𝑡 ，𝜅𝑡= 𝐴1 (𝑎𝑥)+𝐴2𝑥 ; 𝑡= ，𝜅= 𝐴2𝑎 ; 由此得 𝜅0𝜅𝑡=(𝐴1𝐴2)𝑥 即 𝑥=(𝜅0𝜅𝑡

7、)/(𝐴1𝐴2) 𝜅𝑡𝜅=(𝐴1𝐴2)(𝑎𝑥) 即 (𝑎𝑥)=(𝜅𝑡𝜅)/(𝐴1𝐴2) 则由式C19.3可写成 𝑘1𝑡𝑎 𝑥(𝑎𝑥) 即 (𝜅0𝜅𝑡)/(𝜅𝑡x

8、581;)𝑘𝑎𝑡 （C19.6） 以 (𝜅0-𝜅𝑡)/(𝜅𝑡-𝜅) 对 𝑡 作图，由斜率 𝑘𝑎 可求得 𝑘 。初始浓度 𝑎 为实验中配制溶液时确定，通过实验可测 𝜅0,𝜅𝑡,𝜅 。 可以通过公式的形式变换避免测定 𝜅 ，改写式（C19.6）为： 𝜅𝑡(ҵ

9、81;0𝜅𝑡)/𝑘𝑎𝑡+𝜅 （C19.7） 以 𝜅𝑡 对 （𝜅0-𝜅𝑡）/𝑡 作图为一直线，斜率为 1/𝑘𝑎 ，由此可求出 𝑘 。 三 仪器和试剂 （一）仪器 恒温槽 电导率仪 电导电极 叉形电导池 秒表 碱式滴定管 移液管 10，25mL 容量瓶100mL，50mL （二）试剂 乙酸乙酯（A.R.） 氢氧化钠溶液（约0.04mol·dm-3） 四

10、 实验步骤 （一）准备工作（25） 熟悉实验装置。将叉形电导池洗净、烘干，将恒温槽调节至25； （二）配制溶液 1. 100mL约0.02mol·dm-3的乙酸乙酯水溶液A； （1）取一个干燥洁净的100mL容量瓶中加入少量去离子水； （2）用0.0001精度的天平称取0.1726g左右的乙酸乙酯加入容量瓶； （3）用去离子水将溶液稀释至刻度。 Tip：1.乙酸乙酯的质量以小于0.1762g为宜。 2.滴加乙酸乙酯时不要粘在瓶壁上。2. 100mL约0.02 mol·dm-3 的氢氧化钠水溶液B。 （1）另取一个干燥洁净的100mL容量瓶中加入少量去离子水； （2） 经计算

11、，用碱式滴定管量取46.75mL氢氧化钠溶液加入容量瓶； （3）用去离子水将溶液稀释至刻度。 （三）k0 测量（25） 1. 用移液管取B溶液25.00mL，加入到洁净的50mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，配成溶液C； 2. 取溶液C放入洁净的叉形电导池直支管中，并且用少量溶液C淋洗电导电极；把电极插入叉形电导池直支管中。将叉形电导池放入恒温槽中恒温。3. 10min后读取记录电导率（1770）； 4. 保留叉形电导池的溶液（加塞），用于35时的电导率k0的测量。 （四）kt测量（25） 1. 取10mL的A溶液用洁净的移液管加入到洁净干燥叉形电导池的直管中； 2. 取10mL的B溶液用洁

12、净的移液管加入到洁净干燥叉形电导池侧支管中； Tip：注意这个时候两种溶液不要混合！ 3. 把洁净的电导电极放入到电导池的直支管中，再将叉形电导池放入恒温槽中恒温。4. 10min后在槽中把两支管溶液混合均匀并开始计时，计时开始后每过3min记录一次电导率仪示数，持续30min； （五）k0 测量（35） 1. 将恒温槽调节至35；2. 将25电导率测量后保留的叉形电导池的塞子除去，插入用溶液淋洗过的洁净的电导电极，将叉形电导池放入恒温槽中；4. 10min后读取记录35下的0（1942）； （六）kt测量（35） 1. 取10mL的A溶液用洁净的移液管加入到洁净干燥叉形电导池的直管中； 2.

13、 取10mL的B溶液用洁净的移液管加入到洁净干燥叉形电导池侧支管中； Tip：注意这个时候两种溶液不要混合！ 3. 把洁净的电导电极放入到电导池的直支管中，再将叉形电导池放入恒温槽中恒温。4. 10min后在槽中把两支管溶液混合均匀并开始计时，计时开始后每过3min记录一次电导率仪示数，持续30min；5. 数据测量完毕，洗净玻璃仪器，将电极用去离子水洗净，浸入去离子水中保存。 五、 数据记录及处理 （一）测量数据及计算值 初始浓度 𝑎= 0.01854mol·dm;3 初始浓a=0.01854mol/l25 k0=1710s/cm35 k0=1950s/cmt25(

14、k0-kt)/t25 kt35(k0-kt)/t35 kt016431843370.0000 154577.0000 1719652.8333 143866.0000 1554944.4444 135556.1111 14451239.3333 128348.5000 13681535.1333 122844.0667 12891832.1111 117739.4444 12402130.0952 112335.7143 12002427.7917 108832.7500 11642726.1111 105030.2222 11343024.4667 102127.8667 1114 （二）&

15、#120581;𝑡𝑡 图 （三）以 𝜅𝑡 对 𝜅0;𝜅𝑡𝑡 作图 （四）计算活化能 𝐸𝑎 的值 25下： 解：由25 下 t 对 （0-t）/t 的直线图得直线 y = 16.82x + 661.6由式（C19.7）得 1/𝑘𝑎=16.82 代入数据 a= 0.01854mol·dm-3 解得 𝑘1=3.20735下： 解：由35 下 𝜅𝑡 对 𝜅0;𝜅𝑡𝑡 的直线图得 直线 y = 12.21x + 763.9由式（C19.7）得 1/𝑘𝑎=12.21 代入数据 𝑎= 0.01854mol·dm-3 解得 𝑘2=4.417求 𝑬𝒂： 解：由Arrheniu