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1、實驗九電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)一、實驗?zāi)康挠秒妼?dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)在不同時刻的反應(yīng)物濃度,驗證其為二級反應(yīng)并求反應(yīng)速度常數(shù)。二、實驗原理乙酸乙酯皂化,是雙分子反應(yīng),其反應(yīng)式為:CH3COOC2H5+Na+OH CH 3COO Na+C2H5OH在反應(yīng)過程中,各物質(zhì)的濃度隨時間而改變,不同反應(yīng)時間的 OH 的濃度,可以用標(biāo)準(zhǔn)酸進(jìn)行滴定求得, 也可以通過間接測量溶液的電導(dǎo)率而求出。 為了處理方便起見,在設(shè)計這個實驗時將反應(yīng)物 CH3COOC2H5 和 NaOH 采用相同濃度c,作為起始濃度。 設(shè)反應(yīng)時間為 t ,反應(yīng)所生成的 CH3COONa 和 C2H5OH 的濃度為 x,那麼,
2、 CH3COOC2H5 和 NaOH 的濃度則為( cx ),即CH 3COOHC 2 H 5NaOHCH 3COONaC2 H 5OHt0cc00t ttc-x0c-x0xx cxxc因是雙分子反應(yīng),所以時間為t 的反應(yīng)速度和反應(yīng)物濃度的關(guān)系為dx/dt=k(c-x) 2(1)式中: k 為反應(yīng)速率常數(shù)。將上式積分可得:ktx / c(cx)(2)從式( 2)中可看出,原始濃度 c 是已知的,只要測出 t 時的 x 值,就可算出反應(yīng)速度常數(shù) k 值。首先假定整個反應(yīng)體系是在稀釋的水溶液中進(jìn)行的, 因此可以認(rèn)為 CH3COONa 是全部電離的,在本實驗中我們用測量溶液的電導(dǎo)率求算x 值的變化,
3、參與導(dǎo)電的離子有Na+、OH-、和 CH3COO-,而 Na+在反應(yīng)前后濃度不變,由于 OH-不斷減少而 CH3COO-不斷增加,所以,體系的電導(dǎo)值不斷下降。顯然,體系電導(dǎo)值的減少量和CH3COONa 的濃度 x 的增大成正比,即:t=t 時xK (G0G t )K'( 0t )(3)t時cK (G0G )K'( 0)(4)式中: G0 、0 為起始時的電導(dǎo)、電導(dǎo)率,Gt 、t 為 t 時的電導(dǎo)、電導(dǎo)率;G 、 為 t時的電導(dǎo)率; K 、 K ' 為比例常數(shù)。將( 3)(4)式代入 (2) 式得(G0Gt )或0tc k t(5)(G tcktG )t從方程式( 5)可
4、知,只要測定了0 、以及一組t 值以后,用0t 對tt 作圖,應(yīng)得一直線,直線的斜率 m 就是反應(yīng)速度常數(shù)k 值和原始濃度 c 的乘積。k 的單位:分 -1 摩爾 -1 升。三、儀器和試劑:1、儀器:電導(dǎo)率儀1 臺恒溫槽水浴1 套停表1 只烘干試管45 支移液管 15ml2 支2、試劑:0.0200 mol/LNaOH(新鮮配制 )0.0100 mol/LNaOH(用蒸餾水沖稀 0.0200mol/LNaOH)0.0100 mol/LCH3COONa (新鮮配制 )0.0200 mol/LCH3COOC2H5(新鮮配制 )四、實驗步驟1、電導(dǎo)儀的調(diào)節(jié):2、 和 0 的測量:用 0.0100 m
5、ol/L 的 CH3裝入干凈的試管中如圖1所示,液面約高出COONa鉑黑片 1 厘米為宜。浸入 25(或 30)恒溫槽內(nèi)10 分鐘,然后接通電導(dǎo)儀,測定其電導(dǎo),即為。按上述操作,測定 0.0100 mol/L 的 NaOH 溶液的電導(dǎo)為0 。測量時,每一種溶液都必須重復(fù) 3 次取平均值。注意每次往電導(dǎo)池中裝新樣品時,都要先用蒸餾水淋洗電導(dǎo)池及鉑黑電極三次,接著用所測液淋洗三次。3、t 的測量將電導(dǎo)池的鉑黑電極浸于另一盛有蒸餾水的試管中,并置于恒溫槽恒溫。 用移液管移取 15 毫升 0.0200 mol/L NaOH 溶液注入干燥試管中,用另一移液管移取 15 毫升 0.0200 mol/L C
6、H3COOC2H5 注入另一試管中, 兩試管的管口均用塞子塞緊,防止 CH3COOC2H5 揮發(fā)。將試管置于恒溫槽中恒溫10 分鐘。將兩試管中的溶液混合在一只試管中, 將鉑黑電極從恒溫的蒸餾水中取出并用該混合液淋洗數(shù)次,隨即插入盛有混合液的試管中進(jìn)行電導(dǎo)時間測定,每隔5 分鐘測量一次,半小時后,每隔10 分鐘測量一次,反應(yīng)進(jìn)行到1 小時后可停止測量。測量結(jié)束后,重新測量,看是否與反應(yīng)前測量的值一致,實驗結(jié)束后,應(yīng)將鉑黑電極浸入蒸餾水中。試管洗凈放入烘箱。五、數(shù)據(jù)處理1、計算0 、的平均值。項目次數(shù)123平均0/ mScm 1/ mS cm 12、將 t、 t 、0t、 t、 ( 0t )/( t) 列成數(shù)據(jù)表。項目t/分51015202530405060t/ mS cm 1(0t ) / mS cm 1(t) / mS cm 1(0t )/( t)3、以 (0t )/(t) 對 t 作圖,得一直線。由直線的斜率m算出反應(yīng)速率常數(shù) k六、思考題1、為何本實驗要在恒溫條件下進(jìn)行
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