乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)九乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定1前言實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在30c時(shí)，用電導(dǎo)率儀先測(cè)定imolL-1的NaO昭液的電導(dǎo)率，然后將20mlL-1的NaOH§液與20mlL-1的乙酸乙酯溶液混合，測(cè)定其電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化關(guān)系；然后將實(shí)驗(yàn)溫度升高到37C,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于二級(jí)反應(yīng)A+B一產(chǎn)物如果A,B兩物質(zhì)起始濃度相同，均為a,則反應(yīng)速率的表示式為dxk（a-x）2dt式中：x為t時(shí)刻生成物的濃度。式（1）定積分得：(Dk1xta(ax)上對(duì)t作圖，若所得為直線，證明是二級(jí)反應(yīng)。并可以從直線的斜率求出axko所以在反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中，只要能夠測(cè)出反應(yīng)物

2、或生成物的濃度，即可求得該反應(yīng)的速率常數(shù)ko溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響常用阿倫尼烏斯方程描述dlnkEadT就式中：Ea為反應(yīng)的活化能。假定活化能是常數(shù)，測(cè)定了兩個(gè)不同溫度下的速率常數(shù)(3)k(Ti)和k（T，后可以按式（3）計(jì)算反應(yīng)的活化能Ea。(4)k(Ti)T2T1乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個(gè)典型的二級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)式為:反應(yīng)系統(tǒng)中，OH電導(dǎo)率大，CHCOO1導(dǎo)率小。所以，隨著反應(yīng)進(jìn)行，電導(dǎo)率大的OH逐漸為電導(dǎo)率小的CHCO所取代，溶液電導(dǎo)率有顯著降低。對(duì)于稀溶液，強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率K與其濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)率就等于組成該溶液的電解質(zhì)電導(dǎo)率之和若乙酸乙酯皂化反應(yīng)在稀溶液中進(jìn)行，則存在如下關(guān)系

3、式：(5)(6)A1aA2atAi(ax)A2X式中：Ai,4分別是與溫度、電解質(zhì)性質(zhì)和溶劑等因素有關(guān)的比例常數(shù)；K0、Kt、K川分別為反應(yīng)開(kāi)始、反應(yīng)時(shí)間為t和反應(yīng)終了時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。由式（5）式（7）,得(8)代入式（2）并整理，得(9)1ak因此，以t對(duì)H乍圖為一直線即說(shuō)明該反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，且由直線的斜率可求t得速率系數(shù)k；由兩個(gè)不同溫度下測(cè)得的速率系數(shù)k（Ti）與k（T»,可以求出反應(yīng)的活化能Ea。由于溶液中的化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上非常復(fù)雜，如上所測(cè)定和計(jì)算的是表觀活化能。2實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)儀器和試劑儀器DDS-llA型電導(dǎo)率儀1臺(tái)；自動(dòng)平衡記錄儀1臺(tái)；恒溫水浴1套；DJS-1型電導(dǎo)電極

4、1支；雙管反應(yīng)器2只、大試管1只；100mL容量瓶1個(gè)；20mL移液管3支；刻度移液管1支。試劑L的NaO哈液；乙酸乙酯（AR;新鮮去離子水或蒸儲(chǔ)水。實(shí)驗(yàn)步驟1）儀器準(zhǔn)備：接通電導(dǎo)率儀的電源，校正電導(dǎo)率儀，正確選擇其量程，并將電導(dǎo)率儀的記錄輸出與記錄儀相連。2）配制乙酸乙酯溶液：用容量瓶配制L的乙酸乙酯溶液100mL。乙酸乙酯密度與溫度的關(guān)系式(10)已知室溫等于C,計(jì)算得需其中p、t的單位分別為kg/m3和C（需要乙酸乙酯約）要乙酸乙酯。3） °的測(cè)量。將恒溫水浴調(diào)至30C,用移液管吸取L的NaOH溶液裝入干凈的大試管中再加入20mLH2O,將電導(dǎo)電極套上塞子，電極經(jīng)去離子水沖洗并

5、用濾紙吸干后插入大試管中，大試管放入恒溫水浴恒溫約10min,將電導(dǎo)率儀的“校正測(cè)量”開(kāi)關(guān)扳到“測(cè)量”位置，記錄儀開(kāi)始記錄。4） t的測(cè)定。將潔凈干燥的雙管反應(yīng)器置于恒溫水浴中，有移液管取20mLL乙酸乙酯溶液，放入粗管。將電極用電導(dǎo)水認(rèn)真沖洗3次，用濾紙小心吸干電極上的水，然后插入粗管，并塞好。用另一支移液管取20mLLNaOH溶液放入細(xì)管，恒溫約5min。用洗耳球迅速反復(fù)抽壓細(xì)管兩次，將NaOH溶液盡快完全壓入粗管，使溶液充分混合。記錄儀必須在反應(yīng)前開(kāi)始記錄，大約20min可以停止測(cè)量。5）重復(fù)以上步驟，測(cè)定37c時(shí)反應(yīng)的0與t。3結(jié)果與討論由實(shí)驗(yàn)室儀器讀出室溫為C,大氣壓為。表1,表2中

6、的第二列由記錄儀采集，可見(jiàn)附圖（t-t關(guān)系圖）上的數(shù)據(jù)。第一列時(shí)間并非直接由記錄儀采集的數(shù)據(jù)讀出，而是在t-t關(guān)系圖上找出最高點(diǎn)，記下最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，之后將各數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間減去最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為表中第一列to第三列中的0同樣由記錄儀采集，見(jiàn)附圖（0的測(cè)量）,得30c時(shí)，0=格，37c時(shí)，0=格。注：附圖分別為30c時(shí)0的測(cè)量圖、37c時(shí)0的測(cè)量圖、30c時(shí)t-t關(guān)系圖、37C時(shí)關(guān)系圖。表1乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（30C）時(shí)間t/min格子數(shù)t/格t)/t以表1中的第二列對(duì)第三列作圖，得圖1。圖1C時(shí)t（ot）/t圖線由圖1知，實(shí)驗(yàn)的線性擬合較好，該反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)。由公式（9）

7、得，圖1中直線的斜率為,在該實(shí)驗(yàn)中，a=L,所以ak3ock30c1/（11.248min-10.01mol/L）8.890L?mol-1?min-1。查閱文獻(xiàn)得，30c時(shí)k=-mol-1,min-1,相對(duì)誤差E=%表2乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（37C）時(shí)間t/min格子數(shù)t/格（0t）/t圖2C時(shí)t(0t)/t圖線以表2中的第二列對(duì)第三列作圖，得圖2。同樣由公式(9)得，圖2中直線的斜率為一1一，a=L,所以ak37ck37c1/(7.8394min-10.01mol/L)12.96L?mol-1?min-1。查閱文獻(xiàn)得，37c時(shí)k=-mol-1,min-1,相對(duì)誤差E=%由公式(4)計(jì)算，該反應(yīng)的表觀活化能Ea=ln()()/1000=mol-1,查閱文獻(xiàn)得，Ea=-mol-1,相對(duì)誤差E=%4結(jié)論乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)：k30c8.890L?mol-1?min-1,文獻(xiàn)值為mol-1min-1,相對(duì)誤差E=%k3