乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率系數(shù)測定72100779

1、優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔PAGEPAGE8優(yōu)選文檔PAGE乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)測定化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的一種物理化學(xué)解析方法電導(dǎo)法。認(rèn)識(shí)二級反應(yīng)的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求解方法，加深理解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電導(dǎo)測定的應(yīng)用，熟練掌握電導(dǎo)率儀的使用方法。實(shí)驗(yàn)原理反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的二次方成正比的反應(yīng)為二級反應(yīng)，其速率方程式能夠表示為-dc=k2c2（1）dt將（1）積分可得動(dòng)力學(xué)方程：cdc=t（2）-c2k2dtc0011（3）c-=k2tc0式中：c0為反應(yīng)物的初始濃度；c為t時(shí)刻反應(yīng)物的濃度；k2為二級反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)。將1/c對t作圖應(yīng)獲取一條直線，直線的斜率即為k

2、2。對于大多數(shù)反應(yīng)，反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系能夠用阿累尼烏斯經(jīng)驗(yàn)方程式來表示：lnk=lnA-Ea（4）RT式中：Ea為阿累尼烏斯活化能或反應(yīng)活化能；A為指前因子；k為速率常數(shù)。實(shí)驗(yàn)中若測得兩個(gè)不相同溫度下的速率常數(shù)，就很簡單獲取kT2EaT2-T1（5）ln=kT1RT1T2由（5）就可以求出活化能Ea。乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個(gè)典型的二級反應(yīng)，CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OHt=0時(shí)，c0c000t=t時(shí)，c0-xc0-xxxt=時(shí)，00 xc0 xc0設(shè)在時(shí)間t內(nèi)生成物的濃度為x，則反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為dx=k2(c0-x)2（6）dtk2=1x（7）tc0(c0-x)

3、本實(shí)驗(yàn)使用電導(dǎo)法測量皂化反應(yīng)進(jìn)度中電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化。設(shè)0、t和分別代表時(shí)間為0、t和（反應(yīng)達(dá)成）時(shí)溶液的電導(dǎo)率，則在稀溶液中有：0=A1c0=A2c0t=A1(c0-x)+A2x式中A1和A2是與溫度、溶劑和電解質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的比率常數(shù)，由上面的三式可得x=0-t-c0（8）-將（8）式代入（7）式得：1g0-t（9）k2=gt-tc0整理上式獲取t=-k2c0(t-)t+0（10）以t對(t-)t作圖可得素來線，直線的斜率為-k2c0，由此能夠獲取反應(yīng)速率系數(shù)k2。溶液中的電導(dǎo)（對應(yīng)于某一電導(dǎo)池）與電導(dǎo)率成正比，因此以電導(dǎo)代替電導(dǎo)率，（10）式也成立。本實(shí)驗(yàn)既可采用電導(dǎo)率儀，也可采用電導(dǎo)儀。

4、實(shí)驗(yàn)用品計(jì)算機(jī)及接口一套（或其他電導(dǎo)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備）；DDS-11A型電導(dǎo)率儀一臺(tái)；恒溫槽一套；混雜反應(yīng)器3個(gè)；電導(dǎo)管2個(gè)；20ml移液管2支；10ml移液管2支；0.2ml移液管1支；100ml容量瓶1個(gè)；洗耳球一個(gè)。0.02moldm-3NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液（此濃度僅為大概值，詳盡值需實(shí)驗(yàn)前正確滴定）；0.01moldm-3NaAc溶液（此濃度值為NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的一半）；乙酸乙酯（AR）；新鮮去離子水或蒸餾水。實(shí)驗(yàn)步驟乙酸乙酯溶液的配制配制100ml乙酸乙酯溶液，使其濃度與氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液相同。乙酸乙酯的密度依照下式計(jì)算：/(kgm3)924.541.168(t/)1.95103(t/)2配制

5、方法以下：在100ml容量瓶中裝2/3體積的水，用0.2ml刻度移液管吸取所需乙酸乙酯的體積，滴入容量瓶中，加水至刻度，混勻待用。儀器和藥品準(zhǔn)備檢查儀器藥品，接通電源。設(shè)定恒溫槽溫度為20（可依照實(shí)質(zhì)情況調(diào)整），用稀釋一倍的氫氧化鈉溶液調(diào)電導(dǎo)率儀指針在大概五分之四滿刻度的地址（注意實(shí)驗(yàn)過程中嚴(yán)禁在調(diào)指針地址），并接通相應(yīng)設(shè)備電源，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)采集。3.測量將混雜反應(yīng)器（如圖1所示）置于恒溫槽中，用20ml移液管移取氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液于1池中，再移取20ml乙酸乙酯溶液于2池中，將電導(dǎo)電極插入2池，恒溫約10分鐘，用洗耳球使1、2池中溶液混雜均勻并馬上開始電導(dǎo)數(shù)據(jù)采集，約20分鐘后即可停止實(shí)驗(yàn)。取適合

6、醋酸鈉溶液于電導(dǎo)管中，插入電導(dǎo)電極，恒溫后測定醋酸鈉溶液的電導(dǎo)率。（應(yīng)多次測量，直到顯示數(shù)據(jù)沒有太大變化為止）高升溫度35，重復(fù)以上步驟測定反應(yīng)電導(dǎo)率的變化，直到35左右。圖1：混雜反應(yīng)器表示圖數(shù)據(jù)辦理1.從保存的數(shù)據(jù)文件中采用相應(yīng)的t和t，以t對(t-)t作圖，由直線斜率求出相應(yīng)溫度下的反應(yīng)速率系數(shù)k2。2.以不相同溫度下的lnk對1/T作圖，由直線斜率求出活化能Ea。思慮題配制乙酸乙酯溶液時(shí)，為什么在容量瓶中要先加入部分蒸餾水？2.為什么乙酸乙酯和NaOH溶液濃度必定足夠??？請推導(dǎo)出公式0A1c0中A1的表達(dá)式，從而說明其為常數(shù)的條件。若配制溶液時(shí)用的不是去離子水，電導(dǎo)管和混雜器未洗干凈，

7、對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響？起初單獨(dú)用NaOH溶液來調(diào)整電導(dǎo)率儀有何作用？設(shè)計(jì)思想是什么？請?zhí)岢銎渌幕祀s方法。如何用化學(xué)方法來測定此反應(yīng)速率常數(shù)？注意事項(xiàng)1）溫度的變化會(huì)嚴(yán)重影響反應(yīng)速率，因此必然要保證恒溫。2）不要敞口放置NaOH溶液，以防吸取空氣中CO2，使其濃度變化。3）混雜過程既要快速進(jìn)行，又要小心謹(jǐn)慎。不要將溶液擠出混雜器。進(jìn)一步的談?wù)?）若是恒溫槽的溫度顛簸太大，會(huì)對皂化反應(yīng)的速率與作圖時(shí)的線性產(chǎn)生較大影響。2）若是配制溶液時(shí)所用的蒸餾水存放已久，其中會(huì)溶解一部分的CO2，與溶液中的NaOH發(fā)生反應(yīng)，降低NaOH溶液濃度。實(shí)驗(yàn)用的蒸餾水應(yīng)當(dāng)煮沸，最好用再生產(chǎn)的去離子水。3）冬季進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，

8、可將配制溶液的容量瓶一同置于恒溫槽內(nèi)恒溫，并用溫度計(jì)測量溶液的溫度，以判斷雙管電導(dǎo)池內(nèi)的溶液溫度。4）皂化反應(yīng)曲線隨著時(shí)間的延長，會(huì)出現(xiàn)偏離二級反應(yīng)的現(xiàn)象。對此，有的研究者認(rèn)為，“皂化反應(yīng)是雙分子反應(yīng)”的說法不當(dāng)，此反應(yīng)是一種“表觀二級反應(yīng)”；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，反應(yīng)的可逆性對總反應(yīng)的影響逐漸變得明顯1。有的研究者認(rèn)為，皂化反應(yīng)中還存在鹽效應(yīng)，即某些中性鹽的存在會(huì)降低其速率系數(shù)，因此，皂化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間以半小時(shí)為宜，至多不能夠高出40min2。5）數(shù)據(jù)辦理方法比較電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率系數(shù)是一種較為通用的方法，但數(shù)據(jù)辦理方法有很多種。除依照上面的方法計(jì)算外，還可以夠?qū)ζ溥M(jìn)行整理變換，獲

9、取下式：0-t=k2c0t（11）t-以(0-t)/(t-)對t作直線，由斜率求得k2。t=10-t+（12）kc0t以t對(0-t)/t作直線，由斜率求得k2。1=kc0t+1（13）t-0-0-以1/(t-)對t作直線，由斜率及(0-)求得k2。(0-)能夠不用測量，而由截距求得。在上述幾種計(jì)算方法中，有些要用到反應(yīng)初步時(shí)的電導(dǎo)率0，這需要將電導(dǎo)率隨時(shí)間變化曲線外推至初步混雜時(shí)間而獲取。外推過程經(jīng)常會(huì)引入誤差，這即是公式（11）、（12）不足之處。公式（12）計(jì)算過程不需要，省略了NaAc溶液的配制及其電導(dǎo)率的測量，但公式中有(0-t)/t，由于反應(yīng)初期階段，t值較小，電導(dǎo)率測量的誤差將會(huì)給(0-t)/t帶來較大的誤差，從而影響到k值的計(jì)算。參照文件