乙酸乙酯皂化反應(yīng)速度常數(shù)的測(cè)定

1、乙酸乙酯皂化反應(yīng)速度常數(shù)的測(cè)定一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 用電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速度常數(shù)和活化能。2 通過實(shí)驗(yàn)了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求解方法。3 掌握測(cè)量原理，并熟悉電導(dǎo)率儀的使用。二. 實(shí)驗(yàn)原理:乙酸乙酯皂化反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)式為：CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH設(shè)時(shí)間t時(shí)生成物的濃度為x，則反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式為 （1）其中k為反應(yīng)速度常數(shù)。當(dāng)a=b時(shí)，（2）積分得 （3）由實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同t時(shí)的x值則可算出不同t時(shí)的k值，若k為常數(shù)，則證明是二級(jí)反應(yīng)。通常，以x/(a-x)t作圖，若所得為直線，證明為二級(jí)反應(yīng)，并可從直線斜率求出k?？捎呻妼?dǎo)法測(cè)定不

2、同t時(shí)的x值。根據(jù)：l 對(duì)于稀溶液，強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率與其濃度成正比，溶液的總電導(dǎo)率等于組成溶液的電解質(zhì)的電導(dǎo)率之和。l 在本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物中只有NaOH是強(qiáng)電解質(zhì)，生成物只有CH3COONa是強(qiáng)電解質(zhì)，而氫氧根離子的電導(dǎo)率比乙酸根的電導(dǎo)率大得多，因此，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氫氧根離子的濃度不斷減小，溶液的電導(dǎo)率也就隨之下降。假設(shè)A1、A2分別為OH-和CH3COO-的濃度和電導(dǎo)關(guān)系的比例常數(shù)，那么有以下關(guān)系式：0=A1a (4)=A2a (5)t=A1(a-x)+ A2x (6)從（4）-（6）式可以推導(dǎo)得到x=a(0-t)/ (-t) (7)(7)式代入（3）中得： （8） (其中0，t，表示反應(yīng)時(shí)間

3、為0，t，)。以t對(duì)(0-t)/t作圖，應(yīng)得一直線，從斜率可以求得k。根據(jù)阿倫尼烏斯方程從兩個(gè)溫度T1，T2下的反應(yīng)速度常數(shù)，可求得反應(yīng)的表觀活化能Ea。 （8）三. 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品:儀器: DDS11A型電導(dǎo)率儀一臺(tái)；無紙記錄儀一臺(tái)；恒溫水浴一套；DJS1型電導(dǎo)電極一只；雙管反應(yīng)器兩個(gè)大試管一個(gè)；100毫升容量瓶一個(gè)；20毫升移液管三支；0.5毫升刻度移液管一支。藥品: 0.0200M NaOH溶液；分析純乙酸乙酯；新鮮去離子水或蒸餾水。四. 實(shí)驗(yàn)步驟:1) 熟悉電導(dǎo)率儀的使用。調(diào)節(jié)表頭零點(diǎn)，將“校正、測(cè)量”開關(guān)打到校正位置，打開電源，預(yù)熱數(shù)分鐘，將電極常數(shù)調(diào)節(jié)旋紐調(diào)節(jié)到配套電極的相應(yīng)位置，

4、將“高周、低周”開關(guān)打到高周，儀表穩(wěn)定后，旋動(dòng)調(diào)整旋紐，使指針滿刻度，然后將“校正、測(cè)量”開關(guān)打到測(cè)量位置，選擇合適的量程，即可用來測(cè)定溶液的電導(dǎo)率。2) 制成0.0200M乙酸乙酯溶液。將0.20毫升（根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定）乙酸乙酯稀釋至100毫升。注意容量瓶中預(yù)先加入60-70毫升的去離子水，再用移液管將乙酸乙酯加入其中并稀釋至刻度。3) 恒溫水浴調(diào)至300C，將潔凈干燥的雙管反應(yīng)器置于恒溫水浴中，將20ml 0.0200M乙酸乙酯溶液加入粗管，洗并擦凈電極放入粗管。4) 將20ml 0.0200M NaOH 溶液放入細(xì)管管，恒溫10分鐘，記錄儀開始記錄。5) 用吸耳球通過細(xì)管塞子上的小管迅速

5、抽壓兩次將溶液迅速混合，25分鐘后停止記錄，保存數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上從相應(yīng)的曲線上讀取1015個(gè)點(diǎn)。6) 重復(fù)以上步驟，測(cè)定35時(shí)的t。7) 注意每次測(cè)完后都要馬上洗凈雙管反應(yīng)器去烘干以備下一步反應(yīng)。電極每次用完后都要洗凈擦干。五. 數(shù)據(jù)記錄及處理:1 將記錄曲線外推到t=0時(shí)，求得0值。從表1、表2可見，30oC, 0=6.92；35oC, 0=7.41。2 在記錄曲線上選取1015個(gè)點(diǎn)，以t對(duì)(0-t)/t作圖，由所得直線的斜率求k。表1. 反應(yīng)溫度30oC條件下不同時(shí)間反應(yīng)體系的電導(dǎo)率溫度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. 反應(yīng)溫度35oC條件下不同時(shí)間反應(yīng)體系的電導(dǎo)率溫度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圖1. t(0-t)/t圖3 由30.00C與35.00C兩個(gè)溫度下所測(cè)的k值求表觀活化能NoTk（L mol-1 Sec-1）Ea(kJ/mol)1303.150.122441.02308.150.1594文獻(xiàn)值： Ea= 45.1 k J/mol 25.00C k=6.47（L mol-1 min-1）=0.1078（L mol-1 Sec-1）胡英主編，物理化學(xué)（上），高等教育出版社，1999年， p316六. 思考題1. 為什

8、么乙酸乙酯與氫氧化鈉溶液必須足夠??？因?yàn)樵谙∪芤褐校糠N強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率，與其濃度成正比，所以可以用測(cè)電導(dǎo)率的方法來測(cè)定反應(yīng)過程中反應(yīng)物濃度的變化。2. 被測(cè)溶液的電導(dǎo)主要是哪些離子的貢獻(xiàn)？被測(cè)溶液的電導(dǎo)主要是鈉離子、氫氧根離子和乙酸根作的貢獻(xiàn)。3. 為什么用洗耳球壓溶液混合要反復(fù)兩次，而且動(dòng)作要迅速？實(shí)驗(yàn)要求反應(yīng)液要混合均勻，因此要反復(fù)地壓兩次來使溶液混合均勻。動(dòng)作迅速是為了避免記時(shí)的誤差。4. 為什么可以用記錄紙的格子數(shù)代替電導(dǎo)率計(jì)算反應(yīng)速度常數(shù)？由于電導(dǎo)率的大小與實(shí)驗(yàn)中的記錄儀的格子數(shù)目成正比，且x=a(0-t)/ (-t), 即轉(zhuǎn)化率值與電導(dǎo)率的單位無關(guān)，因此可以用記錄儀的格子數(shù)來代替電導(dǎo)率儀的讀數(shù)。5. 反應(yīng)溶液在空氣中放置時(shí)間太長(zhǎng)對(duì)結(jié)果有什么影響？會(huì)影響反應(yīng)物初始濃度的準(zhǔn)確性。若乙酸乙酯溶液在空氣中放