乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

实验九乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1前言1.1实验目的测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。1.2实验内容在30℃时，用电导率仪先测定40ml0.01mol·L-1的NaOH溶液的电导率，然后将20ml0.02mol·L-1的NaOH溶液与20ml0.02mol·L-1的乙酸乙酯溶液混合，测定其电导率随时间的变化关系；然后将实验温度升高到37℃，重复上述实验。1.3实验原理 对于二级反应A+B→产物如果A，B两物质起始浓度相同，均为a，则反应速率的表示式为（1）式中：x为t时刻生成物的浓度。式（1）定积分得：（2） 以对t作图，若所得为直线，证明是二级反应。并可以从直线的斜率求出k。所以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或生成物的浓度，即可求得该反应的速率常数k。 温度对化学反应速率的影响常用阿伦尼乌斯方程描述（3）式中：Ea为反应的活化能。假定活化能是常数，测定了两个不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2)后可以按式（3）计算反应的活化能Ea。（4） 乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为：反应系统中，OH-电导率大，CH3COO-电导率小。所以，随着反应进行，电导率大的OH-逐渐为电导率小的CH3COO-所取代，溶液电导率有显著降低。对于稀溶液，强电解质的电导率κ与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。若乙酸乙酯皂化反应在稀溶液中进行，则存在如下关系式：（5）（6）（7）式中：A1，A2分别是与温度、电解质性质和溶剂等因素有关的比例常数；κ0、κt、κ∞分别为反应开始、反应时间为t和反应终了时溶液的总电导率。 由式（5）—式（7），得(8)代入式(2)并整理，得（9） 因此，以对作图为一直线即说明该反应为二级反应，且由直线的斜率可求得速率系数k；由两个不同温度下测得的速率系数k(T1)与k(T2)，可以求出反应的活化能Ea。由于溶液中的化学反应实际上非常复杂，如上所测定和计算的是表观活化能。2实验方法2.1实验仪器和试剂仪器DDS-llA型电导率仪1台；自动平衡记录仪1台；恒温水浴1套；DJS-1型电导电极1支；双管反应器2只、大试管1只；100mL容量瓶1个；20mL移由图1知，实验的线性拟合较好，该反应为二级反应。由公式(9)得，图1中直线的斜率为，在该实验中，a=0.01mol/L，所以查阅文献得，30℃时k=8.7916·mol-1·min-1，相对误差E=1.1%。表2乙酸乙酯皂化反应动力学实验数据记录（37℃）时间t/min格子数/格（—）/t07.490.907.110.4777781.356.910.4666672.536.460.4268773.676.090.3950955.035.760.3538777.085.380.3050858.405.180.28095210.24.950.25392211.84.770.23474613.24.660.21818214.54.550.20620716.04.450.19312517.44.370.18218418.74.290.17379720.34.220.16354721.24.170.158962图237.00℃时~（—）/t图线以表2中的第二列对第三列作图，得图2。同样由公式(9)得，图2中直线的斜率为，a=0.01mol/L，所以查阅文献得，37℃时k=13.4721·mol-1·min-1，相对误差E=3.8%。由公式（4）计算，该反应的表观活化能Ea=ln（12.96/8.89）·8.314·303.15·310.15/（310.15-303.15）/1000=43.6KJ·mol-1，查阅文献得，Ea=46.1KJ·mol-1，相对误差E=5.4%。4结论乙酸乙酯皂化反应的速率常数：，文献值为8.7916·mol-1·min-1，相对误差E=1.1%。，文献值为13.4721·mol-1·min-1，