物理化学实验报告-乙酸乙酯皂化反应动力学
9页1、北京理工大学物理化学实验报告乙酸乙酯皂化反应动力学班级:09111101实验日期:2013-4-27一、 实验目的1)了解二级反应的特点。2)用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。3)由不同温度下的速率常数求反应的活化能。二、 原理乙酸乙酯在碱性水溶液中的消解反应即皂化反应,其反应式为:CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH反应式是二级反应,反应速率与CH3COOC2H5及NaOH的浓度成正比。用 a,b 分别表示乙酸乙酯和氢氧化钠的初始浓度, x 表示在时间间隔 t 内反应了的乙酸乙酯或氢氧化钠的浓度。反应速率为: dxdt=k(a-x)(b-x) k 为反应速率常数,当 a=b 时,上式为: dxdt=k(a-x)2 反应开始时 t0 ,反应物的浓度为 a ,积分上式得: k1ta xa-x 在一定温度下,由实验测得不同 t 时的 x 值,由上式可计算出 k 值。改变实验温度,求得不同温度下的 k 值,根据Arrhenius方程的不定积分式有: lnk=-EaRT+c 以 lnk 对 1T 作图,得一条直线,从直线斜率可求得 Ea 。若求得热力学温度 T1
2、, T2 时的反应速率常数 k1 , k2 ,也可由Arrhenius方程的定积分式变化为下式求得 Ea 值: Ea=(Rlnk1k2)(1T2-1T1) 由于在反应中,生成物浓度 x 无法即时测量,所以本实验通过测量溶液的电导率 代替测量生成物浓度 x。乙酸乙酯、乙醇是非电解质。在稀溶液中,非电解质电导率与浓度成正比,溶液的电导率是各离子电导之和。反应前后 Na+ 离子浓度不变,整个反应过程电导率的变化取决于 OH- 与 CH3COO- 浓度的变化,溶液中 OH- 的导电能力约为 CH3COO- 的五倍,随着反应的进行, OH- 浓度降低, CH3COO- 的尝试升高,溶液导电能力明显下降。一定温度下,在稀溶液中反应,0,t, 为溶液在 t=0,t=t,t= 时的电导率,A1,A2 分别是与NaOH、CH3COONa 电导率有关的比例常数(与温度、溶剂等有关),于是:t=0 ,0=A1a ;t=t ,t=A1a-x+A2x ;t= ,=A2a ;由此得 0-t=(A1-A2)x即x=(0-t)/(A1-A2) t-=(A1-A2)(a-x)即(a-x)=(t-)/(A1-A2) 而
3、k1ta x(a-x) 即 0-tt-kat 上式变形为: t0-tkat+ 以 t 对 0-tt 作图为一直线,斜率为 1ka ,由此可求出 k 。三、 仪器和试剂恒温槽、电导率仪、电导电极、叉形电导池、秒表、碱式滴定管、10ml、25m移液管、 100mL,50ml容量瓶、乙酸乙酯(A.R.)、氢氧化钠溶液(0.04moldm-3)四、 实验步骤准备溶液:1) 打开恒温槽,设置温度为25。将叉形电导池洗净、烘干。同时清洗两个100ml、一个50ml的容量瓶;2) 在100ml容量瓶中加入小许水,然后使用分析天平称量加入乙酸乙酯0,1716g,定容待用。3) 经过计算,定容后的乙酸乙酯的浓度为0.01948molL-1,配置同浓度的NaOH所需0.04000 molL-1的NaOH体积为48.69ml,用碱式滴定管量取48.69ml溶液于100ml容量瓶中,定容待用。4) 用25ml移液管移取25ml NaOH溶液于50ml容量瓶中,定容待用。k0测量1)取一部分稀释的NaOH于洁净干燥的叉形管直管中,将用稀释的NaOH润洗后的电导电极放入叉形管直管中,在恒温槽中恒温10min,读取
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