乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定.docx

乙酸乙酯皂化反映速率常数的测定一、 实验目的（1） 通过电导法测定乙酸乙酯皂化反映速度常数2） 求反映的活化能3） 进一步理解二级反映的特点4） 掌握电导仪的使用措施二、 实验原理乙酸乙酯的皂化反映是一种典型的二级反映：CH3COOC2H5+OH-→CH3COO-+C2H5OH设在时间t时生成物浓度为x，则该反映的动力学方程式为 -dxdt=k(a-x)(b-x) 　 　 （２-41)式中,a, b分别为乙酸乙酯和碱(NaOH）的起始浓度,k为反映速率常数，若a=b，则（2－4１)式变为　 　 　 　 -dxdt=k(a-x)2 　 　　 　 (2-４2）积分（２-42）式，得　 　 　　　　 k=1t×xa(a-x) 　 　　 　 　 　 　 （2－4３）由实验测得不同t时的x值，则可依式（8-3)计算出不同t时的k值若果k值为常数,就可证明反映是二级的一般是作xa(a-x)对t图,若所得的是直线，也可证明反映是二级反映,并可从直线的斜率求出k值。

不同步间下生成物的浓度可用化学分析法测定（例如分析反映液中的OH-浓度)，也可以用物理化学分析法测定（如测量电导）本实验用电导法测定x值,测定的根据如下:(１）溶液中OH-离子的电导率比Ac-离子（即CH3COO-）的电导率大诸多(即反映物与生成物的电导率差别大）因此,随着反映的进行，OH-离子的浓度不断减少，溶液的电导率也就随着下降2)在稀溶液中,每种强电解质的电导率κ与其浓度成正比，并且溶液的总电导率就等于构成溶液的电解质的电导率之和根据上述两点,对乙酸乙酯皂化反映来说，反映物与生成物只有NaOH和NaAc是强电解质，乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性，它们的浓度变化不致影响电导率的数值若果是在稀溶液下反映,则κ0=A1aκ∞=A2aκt=A1a-x+A2x式中：A1,A2是与温度、溶剂、电解质NaOH及NaAc的性质有关的比例常数;κ0，κ∞分别为反映开始和终了时溶液的总电导率（注意这时只有一种电解质）;κt为时间t时溶液的总电导率由此三式,可得到x=(κ0-κtκ0-κ∞) 　 　　 　 　 (2－44)若乙酸乙酯与NaOH的起始浓度相等,将(2-４４）式代入（２-４3)式,得k=1ta×κ0-κtκ0-κ∞　 　 　 (２-45)由（2-4５)式变换为 κt=κ0-κtkat+κ∞　 　 　 　　 （2－46)作κt~κ0-κtt图，由直线的斜率m可求k值,即m=1ka,k=1ma由(2-43)式可知,本反映的半衰期为：t12=1ka 　　 　　 　 (2-4７）可见,两反映物起始浓度相似的二级反映,其半衰期 t12与起始浓度成反比,由（2－4７）式可知,此处 t12亦即作图所得直线之斜率。

若由实验求得两个不同温度下的速度常数ｋ，则可运用公式(2-４8)计算出反映的活化能Ealnk2k1=EaR(1T1-1T2)　 　　 　 　 　 (2－48)三、 实验仪器和药物1. 仪器恒温槽1套；移液管(2０ml）2支；电导仪１套；比色管(50ml)2支;双叉管1支；秒表1块;烧杯(2５0ml）1只；容量瓶(100ml）２只图2-34 电导池1.橡皮塞；2.电导电极；3.双叉管2. 药物0.02mol/L NaOH溶液；0.02mol/L CH3COOC2H5溶液；0.01mol/L NaOH溶液;0.01mol/L CH3COONa溶液四、 实验环节(１）理解和熟悉DDS-11A型电导率仪的构造和使用注意事项(2）精确配制0.02 mol/L的NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液调节恒温槽温度至25℃,调试好电导仪将电导池(如图２－34）及0.02 mol/L的NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浸入恒温槽中恒温待用3)分别取适量0.01 mol/L的NaOH溶液和CH3COONa溶液注入干燥的比色管中,插入电极,溶液面必须浸没铂黑电极，置于恒温槽中恒温15min,待其恒温后测其电导，分别为κ0和κ∞值,记下数据。

４)取250.02 mol/L的CH3COOC2H5溶液和250.02 mol/L的NaOH溶液,分别注入双叉管的两个叉管中(注意勿使两种溶液混合),插入电极并置于恒温槽中恒温10min然后摇动双叉管,使两种溶液均匀混合并导入装有电极一侧的叉管之中,同步开动停表,作为反映的起始时间从计时开始,在第5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min分钟各测一次电导值5） 在３５℃下按上述环节四进行实验五、 实验数据及解决（1）将测得数据记录于下表：实验数据记录室温：２5.0℃ 大气压：72４．７２５ｍmHｇ CNaOH =0.０2mol/LCCＨ3COOC2Ｈ5=０.０２mol/L k0=０.195S/m 　 k∞=0.0６2S/m25℃ｔ/miｎkｔ(ｋ0－ｋt)／ｔ/(Ｓ／ｍ)/［S/(m·min)]０0.18９０．０00000 50．1８20．002６０0 １0０.1720．０0２3０0 150.1620.0０2200 ２00．15６0.０01９5０　2５0．1490.001８40 ３00.1440.00170０ 350.1３70．001６57 ４0０．1340．０01525 450.12８0.0０148９ 根据上图可知直线方程为：κt=47.151κ0-κtt+0.0611由κt~κ0-κtt可得,直线的斜率m=1ka=47.151，并且a=12×0.02=0.01mol/L则:速率常数k=1ma=147.151×0.01=2.121L∙mol-1∙min-1半衰期t12=1ka=12.121×0.01=47.148minκ∞=47.151×0.195-0.12845+0.0611=0.131S/m实验数据记录室温：35.０℃ 大气压：7２4.725mmHg　 CＮaOＨ =0.0２ｍｏl／LＣCＨ3ＣOOC2Ｈ5=0.02moｌ／L k0＝0.2５8S/m　 　k∞=0.08７S／ｍ25℃t/minｋｔ（k０-ｋt)/t/(S/m)/[S/(ｍ·min)]００.1710.000000 ５０.16６０.０18400 100.1450.011３00 １50.1350.008200 20０.1310.00635０ 250．１260.０05２80 300．1２1０.004567 350.11９０．003９71 ４00.1160.0０355０ 4５0．1１40.0032０0 根据上图可知直线方程为：κt=3.348κ0-κtt+0.108由κt~κ0-κtt可得,直线的斜率m=1ka=3.348,并且a=12×0.02=0.01mol/L则:速率常数k=1ma=13.348×0.01=29.869L∙mol-1∙min-1半衰期t12=1ka=129.869×0.01=3.348minκ∞=3.348×0.258-0.11445+0.108=0.119S/m根据活化能计算公式：lnk2k1=EaR(1T1-1T2)则有:Ea=lnk2k1×R1T1-1T2=ln29.8692.121×8.3141298.15-1308.15=32.74J∙mol-1=202.03kJ∙mol-1六、 实验注意事项（1）电极的引线不能潮湿，否则将测不准。

2）注意每次测量之前都应当校正3）进行实验时,溶液面必须浸没电极,实验完毕,一定要用蒸馏水把电极冲洗干净并放入去离子水中保存七、 实验思考题（1)为什么以0.01mol/L的NaOH溶液和0.01mol/L的CH3COONa溶液测得的电导，就可以觉得是G0和G∞答:κ0是二级反映:CH3COOC2H5+OH-→CH3COO-+C2H5OH体系t=0时的电导率,但是CH3COOC2H5与NaOH混合的瞬间就已开始反映，因而混合后第一时间测的κ也不是t=0时的电导率根据CH3COOC2H5与NaOH体积和浓度都相等，两者混合后浓度均稀释一倍,若忽视CH3COOC2H5的电导,0.0100mol/LNaOH所测κ即为κ0κ∞是反映完全时，CH3COONa的浓度和t=0时NaOH浓度相似，若忽视C2H5OH的电导率，0.0100mol/L的CH3COONa所测κ即为κ∞故0.01 mol/L的NaOH溶液和0.01 mol/L的CH3COONa溶液测得的电导,就可以觉得是G0和G∞(２)为什么本实验要在恒温条件下进行？并且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液在混合前还要预先恒温？答：由于温度对电导有影响，因此本实验要在恒温条件下进行，并且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液在混合前还要预先恒温。

3）如何从实验成果来验证乙酸乙酯皂化反映为二级反映？答:运用不同浓度下的乙酸乙酯和氢氧化钠，来测定相似反映条件下的不同浓度的反映物的反映速率。