乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定.docVIP

【数据记录与处理】室温：25.2 大气压：1014.2hPa求25的反应速率常数k，将实验数据及计算结果填入下表：恒温温度=25.00 0=1880scm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=0.0200 mol/LVNaOH=10.00mL NaOH= 0.0200 mol/Lc0=0.0100 mol/Lt/mint /scm-1（0）t /scm-1/scm-1min-12176012060.04167021052.56158030050.08151037046.310145043043.012139049040.814134054038.616130058036.318127061033.920123065032.522121067030.524118070029.226116072027.728113075026.830111077025.7数据处理：对作图,求出斜率m，并由求出速率常数数据处理：对作图,求出斜率m，并由求出速率常数作图可知：m1=18.98k1 =1/(mc0)=1/(18.980.0100) =5.27 L/(molmin)文献参考值：k（298.2K）=（61）L/(molmin)采用同样的方法求35的反应速率常数k，计算反应的表观活化能Ea：恒温温度=35.00 0=2300scm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=0.0100 mol/LVNaOH=10.00mL NaOH= 0.0100 mol/Lc0=0.0100 mol/Lt/mint /scm-1（0）t /scm-1/scm-1min-122030270135418604401106173057095.08162068085.010154076076.012147083069.214142088062.916137093058.118133097053.9201300100050.0221270103046.8241240106044.2261220108041.5281200110039.3301180112037.3a.数据处理：对作图,求出斜率m，并由求出速率常数作图可知：m2=9.45k2 =1/(mc0)=1/(9.450.0100) =10.58 L/(molmin)文献参考值：k（308.2K）=（102）L/(molmin)b.计算反应的表观活化能： , 则又【实验结果分析与讨论】实验结果分析根据乙酸乙酯皂化反应的速率常数与温度的关系：lgk1780T-10.00754T4.53当T298.2K时：lgk 11780298.20.00754298.24.530.809298.2K时的理论速率常数：k 16.442 L/(molmin)实验测定值与理论值比较的相对误差：当T308.2K时：lgk 21780308.20.00754308.24.531.078308.2K时的理论速率常数：k 211.967 L/(molmin)实验测定值与理论值比较的相对误差：又相对误差：实验结果讨论本实验用电导法测定反应物乙酸乙酯与NaOH起始浓度相同的情况下，25、35温度下乙酸乙醋皂化应的速率常数，它们分别为5.27 L/(molmin)、 10.58 L/(molmin)，与理论值比较的相对误差分别为-18.2%、-11.6%，由速率常数计算得到的活化能为53.2 kJ/mol，与理论值比较的相对误差为12.4%。实验测定的数值与理论值比较的相对误差比较大，主要原因可能有：温度不够恒定。温度对反应速率k受温度的影响很大，实验所使用的恒温槽的恒温效果不是很好，在测定的过程中温度会有0.2的飘动，造成实验测定数值产生误差；实验测定速率常数与活化能的前提是反应物乙酸乙酯与NaOH起始浓度相同，由于反应物浓度很低（0.0200mol/L），因此，很难把两种溶液的浓度配制得恰好相等，所以，实验测定时很可能反应物浓度时不相等的，因此，会对实验测定结果造成很大的影响。乙酸乙醋易挥发，当场配制既浪费时间又很难准确，必须由实验教师先大量配制好，但在放置过程中往往会因为发生水解，而使得浓度降低，因此，由于不能保证乙酸乙酯浓度的准确性而影响实验结果的测定。，配制好的NaOH溶液也会吸收空气中CO2，虽对NaOH溶液的准确浓度事先进行了标定，而实验时被测的却是电导率，OH与CO32两离子的电导数值差别又很大，结果会使测定后期的数据偏差逐渐增大。不同的反应物初始浓度比对电导法测定皂化反应速率常数有明显的影响：当乙酸乙酯的初始浓度和氢氧化钠的初始浓度相等时(a= b) ，可用电导法测定皂化反应的速率常数。但由于物质纯度的限制及配制溶液时的误差等原因，很难使a与b达到真正意义上的相等,而且影响测定的因素也较多，故使所测结果仍有一定的误差。当ab (1 b (1 b时皂化反应的速率常数。【提问与思考】为何本实验要在恒温条件进行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？答：因为反应速率k受温度的影响大，（kT+10）/kT=24，若反应过程中温度变化比较大，则测定的结果产生的误差较大；反应物在混合前就预先恒温是为了保证两者进行反应的时候是相同温度的，防止两者温差带来温度的变化影响测定结果。为什么CH3COOC2H5和NaOH起始浓度必须相同，如果不同，试问怎样计算k值？答：需按k计算k值。式中 x (a为两溶液中浓度较低的一个溶液的浓度)。X的表达式推导如下： 设NaOH的起始浓度为a，CH3COOC2H5起始浓度为b，且ab，则有：NaOH CH3COOC2H5 CH3COONaC2H5OHt0 a b 0 0tt ax bx x xt 0 ba a a又因为强电解质稀溶液的电导率与其浓度成正比，故有:0A1 a；A2 a；tA1(ax)A2 xA1、A2是与温度、溶剂、电解质NaOH及CH3COONa的性质有关的比例常数。联立上述三个式子，可得出：x 设NaOH的起始浓度为b，CH3COOC2H5起始浓度为a，且ab，则有：NaOH CH3COOC2H5 CH3COONaC2H5OHt0 b a 0 0tt bx ax x xt ba 0 a a又因为强电解质稀溶液的电导率与其浓度成正比，故有:0A1 b；A1(ba )A2 a；tA1(bx)A2 x联立上述三个式子，可得出：x有人提出采用pH法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，此法可行吗？为什么？答：可以。CH3COOC2H5OH=CH3COOC2H5OH，反应速率方程为：v=dx/dt=k(a-x)(b-x)，当起始浓度相同（a=b），对该式积分简化得：k=x/ta(a-x)。设t时刻溶液的pH值为（t），则此时溶液OH-的浓度为ct（OH-）=10（pH-14），即a-x=10（pH-14），ka=a-10（pH-14）/t10（pH-14），用a-10（pH-14）对t10（pH-14）作图，可得一条直线，该直线的斜率m=ka，即k=m/a。如果NaOH和CH3COOC2H5溶液为浓溶液，是否能用此法求算k值？为什么？不能。因为在推导时，前提条件是强电解质的稀溶液，只有溶液浓度足够稀时，才能保证浓度与电导有正比关系。一般NaOH和CH3COOC2H5溶液的浓度为0.0200 moldm3 为宜，若浓度过低