乙酯乙酯皂化实验

乙酸乙酯皂化反应6/26/20211目的要求6/26/2021了解二级反应的特点；用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,并计算反应的活化能；熟悉DDS-12A型电导率仪和恒温水浴使用方法。预习要求了解电导法测定化学反应速率常数的原理。如何用图解法求二级反应的速率常数及活化能。了解电导率仪和恒温水浴的使用方法及注意事项。反应速率与反应物浓度的二次方(或两种反应物浓度的乘积)成正比的反应称为二级反应。2实验原理乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应:CH3COOC2H5＋OH－+Na+＝CH3COO－＋C2H5OH+Na+其速率方程可表示为:（1）式中k为反应速率常数，x表示经过时间t时反应物消耗掉的浓度，a,b分别表示CH3COOC2H5和NaOH的起始浓度。为了方便数据处理，令a,b相等，则(1)式积分得:（2）6/26/20212实验原理6/26/2021显然，初始浓度a是已知的，只要测出反应进程中t时的x值，由(2)式即可求得反应速率常数k。如果k值为常数，就可证明该反应为二级反应。注:k的单位与反应物浓度单位及时间单位有关，如浓度用mol·dm-3，时间用min，则的k单位为dm3·mol-1·min-1。随着反应的进行，溶液中导电能力强的OH-逐渐被导电能力弱的CH3COO-所取代，而CH3COOC2H5和C2H5OH不具有明显的导电性，故体系的导电能力逐渐减小。本实验用电导率仪测量皀化反应过程中电导率随时间的变化来度量反应的进程。2

实验原理在稀溶液中，NaOH和CH3COONa电导率分别与其浓度成正比(即Κ∝a)；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。令Κ0、Κt、Κ∞分别表示反应在0、t和∞(反应完毕)时的电导，则(2)式可化为:（3）即:（4）6/26/20212

实验原理从(4)式看出用Kt对作图为一直线,斜率=。实验中，用电导率仪测定反应体系的电导，用秒表记时读数，可以直接测出反应体系的电导率随时间的变化值，进而绘图求出反应速率常数k。在不同的温度(如T1，T2)下，测量反应速度常数k1和k2，则可以由Arrhenius公式计算反应的活化能Ea:（5）6/26/20213

仪器与试剂6/26/2021DDS－12A电导仪1台；

铂黑电导电极(JDS-1)1支；超级恒温水浴1套；

升降台1个；移液管(15.00mL3支)；容量瓶50mL2个；反应试管6支；秒表1块；重蒸馏水；大试管6支；NaOH标准溶液(约0.020mol.dm-3,AR)；CH3COOC2H5(约0.020mol.dm-3,AR)。4实验步骤6/26/2021仪器安装与调节:开启恒温槽调至所需温度值。电导率仪接通电源，通电预热10min。配制溶液⑴.NaOH溶液:用标准NaOH溶液配制0.02mol·dm-3的NaOH溶液50mL(略)。⑵.乙酸乙酯溶液:在50mL容量瓶中加入重蒸馏水约30mL，称量准确至0.1mg，用细吸管加入乙酸乙酯（预先计算好配制0.02mol.dm-3左右浓度所需的量），准确称量，定容，计算其浓度(略)。4实验步骤6/26/2021超级恒温水浴的温度设置于25℃。调节电导率仪的温度补偿及电导池常数补偿，量程为最大挡（20mS）。按下20mS档，校正仪器零点，再按下2μS档调节电容补偿。4.325℃下K0的测定:用移液管取15.00mL所配制的NaOH溶液于反应试管，再取15.00mL电导水加入，然后置于恒温浴中恒温约10min以上。电导率仪置于测量挡量程20mS挡，将电导电极放入反应试管(能浸没铂黑电极并超出1cm，稳定后电导率仪示数即为溶液电导率K0。每隔3min读取其电导率值，平行读3-5个值取其平均值，并记录于表格中。4实验步骤6/26/2021４.425℃下Kt的测定:分别移取15.00mLNaOH溶液与CH3COOC2H5溶液于两支反应管中，电导电极经蒸馏水洗涤,并用滤纸吸干,放入盛乙酸乙酯溶液的反应管中。用塞子塞好，放入恒温槽中恒温10min。在混和反应液的同时，启动秒表开始记时，准确记录反应开始时间；2min时记第一个数,以后每2min记录一次溶液的电导率，测量30min左右可结束。4.5将反应温度调高约10度，用4.3-4.4方法进行重复实验。5实验注意事项6/26/2021蒸馏水应预先煮沸,冷却使用,以除去水中溶解的CO2对NaOH的影响。测量溶液要现配现用,以免CH3COOC2H5挥发和水解,NaOH吸收CO2。恒温过程一定加塞子,防止蒸发,影响浓度。在测量电导时,应从仪器的大量程开始,以选择一个合适的档位进行测量,这样既能测量准确又能保护仪器不被损坏。不能用吸水纸擦拭电导电极的铂黑。6数据记录及处理6/26/2021记录反应体系的参数(温度、NaOH与CH3COOC2H5的浓度以及反应体系在不同时间所对应的电导率的原始数据)；记录所使用仪器的技术参数（型号、编号等）；数据处理（用Origin

进行编程作图）6数据记录及处理25℃

K0=2.79ms·cm-135℃

K0=3.13ms·cm-1t/minKt(K0-Kt)(K0-Kt)/tt/minKt(K0-Kt)(K0-Kt)/t32.420.370.1232.520.610.20362.170.620.1062.210.920.1592.000.790.08892.021.110.12121.870.920.077121.881.250.10151.761.030.069151.771.380.0916/26/20216数据记录及处理图1在25℃及35℃下的K－(K-K

)/t曲线t

0

t,从直线的斜率6.4作图。根据数据作Kt对求反应速率常数k。6/26/20216数据记录及处理从直线的斜率求反应速率常数k:k1=1/(11.96×0.012)=6.97(dm3·mol-1·min-1)k2=1/(6.900×0.012)=12.1(dm3·mol-1·min-1)由两个不同温度下得出的速率常数，计算乙酸乙酯皂化反应的活化能。根据文献值计算公式:lgk=－1780／T+0.00754T+4.53，讨论实验误差。6/26/20216数据记录及处理∵lgk1=－1780／298+0.00754×298+4.53=0.804∴k1=6.36

(mol·

dm-3·min-1

)∵lgk2=－1780／308+0.00754×308+4.53=1.07∴k2=11.7

(mol·

dm-3·min-1

)∵相对误差%=[(k测-k文)/k文]×100%∴k1=(6.97-6.36)/6.36=9.4%,k2=(12.1-11.7)/11.7=3.4%,Ea=(42.0-46.5)/46.5=9.6%6/26/20217思考题及结果分析6/26/2021为何本实验要在恒温条件下进行，而且NaOH和CH3COOC2H5溶液混和前还要预先恒温？如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化为二级反应？乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，试问在实验过程中如何处置这一影响而使实验得到较好的结果？为什么以0.01mol·dm-3NaOH和0.01mol·dm-3NaAc溶液测得的电导可以认为是K0，K∞?8

DDS-12A型数字电导率仪6/26/2021DDS12A型数字式电导率仪适用于测定一般液体的电导率，若配用适当的电导电极，还可用于电子工业，化学工业，制药工业，核能工业，电站和电厂测量纯水或高纯水的电导率，且能满足蒸馏水，饮用水，矿泉水，锅炉水纯度测定的需要。本仪器的主要特点如下:数字显示，测量精度高，显示清晰；有溶液的手动温度补偿；除A/D转换外，仅用一块集成电路，可靠性好；操作方便，便于用户使用。8

DDS-12A型数字电导率仪6/26/2021图2

DDS-12A面板示意图和背面示意图1.显示屏2.电源开关3.量程选择4.调零5.电容补偿6.常数调节7.温度补偿8.电极插座9.输出选择开关10.输出接线柱11.保险丝12电源插座DDS-12数字电导率仪1234567891011128

DDS-12A型数字电导率仪电导是电阻的倒数,即 [单位为西（S）,工程上用毫西(mS)或微西(μS)]对于某一支电极而言,电极极板之间的有效距离L,极板的面积A之比称作这支电极的电极常数,用J表示。即 ，其物理意义是指电极面积各为1c㎡、两电极间相距1cm时溶液的电导。电导率K、电导G、电导池常数J三者