12乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定.doc

物理化学实验乙酸乙酯皂化反应速度常相数的测定实验十二 乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定一、实验目的1通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。2求反应的活化能。3进一步理解二级反应的特点。4掌握电导仪的使用方法。二、基本原理乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应：设在时间t时生成物浓度为x，则该反应的动力学方程式为 （12-1）式中，a、b分别为乙酸乙酯和碱（NaOH）的起始浓度，k为反应速率常数，若a=b，则（8-1）式变为 （12-2）积分（12-2）式，得 （12-3）由实验测得不同t时的x值，则可依式（12-3）计算出不同t时的k值。如果k值为常数，就可证明反应是二级的。通常是作 t图，若所得的是直线，也可证明反应是二级反应，并可从直线的斜率求出k值。不同时间下生成物的浓度可用化学分析法测定（例如分析反应液中的浓度），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，测定的根据是：（1）溶液中离子的电导率比离子（即）的电导率大很多（即反应物与生成物的电导率差别大）。因此，随着反应的进行，离子的浓度不断降低，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与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成溶液的电解质的电导率之和。依据上述两点，对乙酸乙酯皂化反应来说，反应物与生成物只有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应，则式中：，是与温度、溶剂、电解质NaOH及NaAc的性质有关的比例常数；，分别为反应开始和终了时溶液的总电导率（注意这时只有一种电解质）；为时间t时溶液的总电导率。由此三式，可得到 （12-4）若乙酸乙酯与NaOH的起始浓度相等，将（12-4）式代入（12-3）式，得 （12-5）由（12-5）式变换为 （12-6）作图，由直线的斜率m可求k值，即由（12-3）式可知，本反应的半衰期为： （12-7）可见，两反应物起始浓度相同的二级反应，其半衰期与起始浓度成反比，由（12-7）式可知，此处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，则可利用公式（12-8）计算出反应的活化能。 （12-8）三、仪器和试剂恒温槽1套；移液管（20mL）2支；电导仪1套；比色管（50mL）2支；双叉管1支；0.02溶液；秒表1块；0.02溶液；烧杯（250mL）1只；0.01溶液；容量瓶（100mL）2只；0.01溶液。四、操作步骤1-橡皮塞；2-电导电极；3-双叉管图12.1 电导池1了解和熟悉DDS-11A型电导率仪的构造和使用注意事项。2. 准确配制0.02的NaOH溶液和溶液。调节恒温槽温度至25，调试好电导仪。将电导池（如图12.1）及0.02的NaOH溶液和溶液浸入恒温槽中恒温待用。3分别取适量0.01的溶液和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，分别为和值，记下数据。4取25mL0.02的溶液和25mL0.02的NaOH溶液，分别注入双叉管的两个叉管中（注意勿使二溶液混合），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，同时开动停表，作为反应的起始时间。从计时开始，在第5、10、15、20、25、30、40、50、60分钟各测一次电导值。5在35下按上述步骤4进行实验。五、数据记录和处理将测得数据记录于下表：室温： 大气压： mmHg ： ： 253505105060051050601.利用表中数据以对作图求两温度下的。2.利用所作之图求两温度下的，并与测量所得之进行比较。3.求此反应在25和35时的半衰期值。4.计算此反应的活化能。六、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该校正。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、思考题1.为什么以0.01的NaOH溶液和0.01的溶液测得的电导，就可以认为是和。2.为什么本实验要在恒温条件下进行？而且NaOH溶液和溶液在混合前还要预先恒温？3.如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？附录：实验仪器及使用方法DDS-11A型电导率仪是实验室最常用的电导率测量仪表，它除能测定一般液体的电导率外、且能满足测量高纯水电导率的要求。仪器有010mV讯号输出，可接自动电子电位差计进行连续纪录。1.工作原理在电解质溶液中，带电的离子在电场的作用下，定向移动而导通电流，因此，具有导电作用，其导电能力一般用电导G表示。我们知道，电导是电阻的倒数，因此，测量电导大小的方法可用两个电极插入溶液中，以测出两级间的电阻R。据欧姆定律，温度一定时，这个电阻值与电极的间距L(m)成正比，与电极的截面积A(m2)成反比，即对于一个电极而言，A与L都是固定不变的，故L/A为常数，称为电极常数，以Kcell表示它，电导G可写成：即 式中：称为电导率，其单位为（或）电导率仪的测量原理是基于“电阻分压”原理的不平衡方法。图12-2是仪器的测量原理图，由图可知：式中 Rx液体电阻； Rm分压电阻。图12.2 测量原理图1. 高频交流信号发生器 2. 放大器 3.指示表头Rx电导池电阻，Rm分压电阻因此式可见，当U、Rm及C均为常数时，电导率的变化必将引起Um作相应的变化。所以，通过测量Um的大小，也就测量得液体电导率的高低。为了降低极化作用所造成的附加误差，测量讯号U采用交流电，此交流电由电感负载式多谐振荡器产生。为了分别作为低电导测量及高电导测量的信号源频率，振荡器可产生低周（约140）及高周（约1100）两个频率。从低电导至高电导，测量范围很广，因而电导池的电导Rx的变化范围很大，所以振荡器用变压器偶合输出，使测量讯号U不随Rx的变化而改变。放大器的任务是将讯号Um线性放大，再经检波后由刻为电导率读数的01mA的直流电表直接指示出被测量。在电表回路里接有10的精密电阻，由之可输出0100mV的直流电压，以供接自动电子电位差计。2.仪器结构和使用方法K3高周、低周开关； K2校正、测量开关K1量程开关； K电源开关；Rw3校正调节器； Rw2电极常数调节器；Rw1电容补偿调节器；CKX2输出插口；Kx电极插口； XE氖泡图12.3 电导率仪外形图仪器的电讯元件全部安装在面板上，电路元件集中地安装在一块印刷板被固定在面板之反面。仪器的外型见图12.3所示。DDS-11A型电导率仪的使用程序为：（1）未开电源开关前，观察表针是否指零，可调整表头上的螺丝，使表针指零。（2）将校正、测量开关K2扳在“校正”位置。（3）插上电源线，打开电源开关，并预热数分钟（待指针完全稳定下来为止），调节“调整”器使电表满度指示。（4）当使用300以下量程时，选用“低周”。这时将K3扳向“低周”即可，当使用300至105范围的量程时，则将K3扳向“高周”。（5）将量程选择开关K1扳向所需要的测量范围，如预先不知被测液电导率的大小，应先把其扳在最大电导率测量档，然后逐档下降，以防表针打弯。（6）将电导池插头插入插口内，旋紧插口上的禁固螺丝。被测液的电导率低于10 ，使用DJS-1型光亮电导池。当被测液电导率在10104范围，则使用DJS-1型铂黑电导池。（7）调节