乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定

1、乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定一. 实验目的1 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速度常数和活化能。2 通过实验了解二级反应的特点，学习二级反应动力学参数的求解方法。3 掌握测量原理，并熟悉电导率仪的使用。二. 实验原理:乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH设时间t时生成物的浓度为x，则反应动力学方程式为 （1）其中k为反应速度常数。当a=b时，（2）积分得 （3）由实验测得不同t时的x值则可算出不同t时的k值，若k为常数，则证明是二级反应。通常，以x/(a-x)t作图，若所得为直线，证明为二级反应，并可从直线斜率求出k。可由电导法测定不

2、同t时的x值。根据：l 对于稀溶液，强电解质的电导率与其浓度成正比，溶液的总电导率等于组成溶液的电解质的电导率之和。l 在本实验反应物中只有NaOH是强电解质，生成物只有CH3COONa是强电解质，而氢氧根离子的电导率比乙酸根的电导率大得多，因此，随着反应的进行，氢氧根离子的浓度不断减小，溶液的电导率也就随之下降。假设A1、A2分别为OH-和CH3COO-的浓度和电导关系的比例常数，那么有以下关系式：0=A1a (4)=A2a (5)t=A1(a-x)+ A2x (6)从（4）-（6）式可以推导得到x=a(0-t)/ (-t) (7)(7)式代入（3）中得： （8） (其中0，t，表示反应时间

3、为0，t，)。以t对(0-t)/t作图，应得一直线，从斜率可以求得k。根据阿伦尼乌斯方程从两个温度T1，T2下的反应速度常数，可求得反应的表观活化能Ea。 （8）三. 实验仪器与药品:仪器: DDS11A型电导率仪一台；无纸记录仪一台；恒温水浴一套；DJS1型电导电极一只；双管反应器两个大试管一个；100毫升容量瓶一个；20毫升移液管三支；0.5毫升刻度移液管一支。药品: 0.0200M NaOH溶液；分析纯乙酸乙酯；新鲜去离子水或蒸馏水。四. 实验步骤:1) 熟悉电导率仪的使用。调节表头零点，将“校正、测量”开关打到校正位置，打开电源，预热数分钟，将电极常数调节旋纽调节到配套电极的相应位置，

4、将“高周、低周”开关打到高周，仪表稳定后，旋动调整旋纽，使指针满刻度，然后将“校正、测量”开关打到测量位置，选择合适的量程，即可用来测定溶液的电导率。2) 制成0.0200M乙酸乙酯溶液。将0.20毫升（根据计算结果确定）乙酸乙酯稀释至100毫升。注意容量瓶中预先加入60-70毫升的去离子水，再用移液管将乙酸乙酯加入其中并稀释至刻度。3) 恒温水浴调至300C，将洁净干燥的双管反应器置于恒温水浴中，将20ml 0.0200M乙酸乙酯溶液加入粗管，洗并擦净电极放入粗管。4) 将20ml 0.0200M NaOH 溶液放入细管管，恒温10分钟，记录仪开始记录。5) 用吸耳球通过细管塞子上的小管迅速

5、抽压两次将溶液迅速混合，25分钟后停止记录，保存数据，在计算机上从相应的曲线上读取1015个点。6) 重复以上步骤，测定35时的t。7) 注意每次测完后都要马上洗净双管反应器去烘干以备下一步反应。电极每次用完后都要洗净擦干。五. 数据记录及处理:1 将记录曲线外推到t=0时，求得0值。从表1、表2可见，30oC, 0=6.92；35oC, 0=7.41。2 在记录曲线上选取1015个点，以t对(0-t)/t作图，由所得直线的斜率求k。表1. 反应温度30oC条件下不同时间反应体系的电导率温度30oCNot/st(0 -t)*1000/t106.922686.663.82431156.513.5

6、6541746.343.33352366.183.13663755.892.74774495.752.60685195.642.46696035.512.338106795.412.224117575.312.127128515.221.998139535.121.8891410525.041.787表2. 反应温度35oC条件下不同时间反应体系的电导率温度35 oCNot/st(0 -t)*1000/t107.4121036.974.27231706.763.82442386.583.48753096.413.23663776.273.02474406.162.84185226.032.64

7、496045.922.467106905.822.304118125.692.118129055.621310045.511.8921410765.461.812图1. t(0-t)/t图3 由30.00C与35.00C两个温度下所测的k值求表观活化能NoTk（L mol-1 Sec-1）Ea(kJ/mol)1303.150.122441.02308.150.1594文献值： Ea= 45.1 k J/mol 25.00C k=6.47（L mol-1 min-1）=0.1078（L mol-1 Sec-1）胡英主编，物理化学（上），高等教育出版社，1999年， p316六. 思考题1. 为什

8、么乙酸乙酯与氢氧化钠溶液必须足够稀？因为在稀溶液中，每种强电解质的电导率，与其浓度成正比，所以可以用测电导率的方法来测定反应过程中反应物浓度的变化。2. 被测溶液的电导主要是哪些离子的贡献？被测溶液的电导主要是钠离子、氢氧根离子和乙酸根作的贡献。3. 为什么用洗耳球压溶液混合要反复两次，而且动作要迅速？实验要求反应液要混合均匀，因此要反复地压两次来使溶液混合均匀。动作迅速是为了避免记时的误差。4. 为什么可以用记录纸的格子数代替电导率计算反应速度常数？由于电导率的大小与实验中的记录仪的格子数目成正比，且x=a(0-t)/ (-t), 即转化率值与电导率的单位无关，因此可以用记录仪的格子数来代替电导率仪的读数。5. 反应溶液在空气中放置时间太长对结果有什么影响？会影响反应物初始浓度的准确性。若乙酸乙酯溶液在空气中放