乙酸乙酯皂化反应动力学.doc

乙酸乙酯皂化反应动力学一、实验目的：1）学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法；2）了解二级反应的特点，学会用图解计算法求二级反应的速率常数；3）熟悉电导仪的使用。二、实验原理：乙酸乙酯在碱性水溶液中的水解反应即皂化反应，其反应式为：CH3COOC2H5NaOH = CH3OONaC2H5OH，该反应是二级反应，反应速率与CH3COOC2H5及NaOH的浓度成正比。用、分别表示乙酸乙酯和氢氧化钠的初始浓度，表示在时间间隔 内反应了的乙酸乙酯或氢氧化钠的浓度（亦为生成物浓度）。反应速率： （1)为反应速率常数，当时，上式为： （2）积分上式得： （3）改变实验温度，求得不同温度下的值，根据Arrhenius方程的不定积分式： （4） 然后以对1/T作图，得一直线，从直线斜率可求得。本实验通过测量溶液的电导率代替测量生成物浓度。一定温度下，在稀溶液中反应，、为溶液在t=0、t=t、t=时的电导率，、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， t=t， t=，由此得 （5）以对作图为一直线，斜率为,由此可求出。三、仪器与试剂如下：恒温槽；电导率仪；电导电极；叉形电导池；秒表；滴定管（碱式）；移液管10、25ml；容量瓶100、50ml；磨口塞锥形瓶100ml；NaOH溶液（约0.04 moldm-3）；乙酸乙酯（A.R.）四、实验步骤如下：1) 实验装置如图所示，叉形电导池如图所示，将叉形电导池洗净烘干，调节恒温槽至25。2) 配制100ml浓度约0.02 moldm-3的乙酸乙酯水溶液：乙酸乙酯的相对分子质量为88.12，配制100ml浓度0.02 moldm-3的乙酸乙酯水溶液需要乙酸乙酯0.1762g。在洁净的100ml容量瓶中加入少量去离子水，使用0.0001g精度的天平，通过称量加入乙酸乙酯0.1762g左右。加入去离子水至刻度，根据加入的乙酸乙酯的质量，计算乙酸乙酯溶液的精确浓度。注意在滴加乙酸乙酯之前，应在容量瓶中加入少量去离子水，以免乙酸乙酯滴加在空瓶中容易挥发，称量不准。在滴加乙酸乙酯时尽量使用细小的滴管，使加入的乙酸乙酯的质量尽量接近0.1762g，但小于0.1762g为宜。滴加乙酸乙酯时不要滴加在瓶壁上，要完全滴加到溶液中。3) 配制100ml与上面所配乙酸乙酯溶液浓度相同的NaOH水溶液：根据实验室所提供NaOH溶液的精确浓度，计算所需该NaOH溶液的体积，用滴定管将所需该NaOH溶液加入到洁净的100ml容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。4) 的测量：用移液管取与乙酸乙酯浓度相同的NaOH溶液25.00ml，加入到洁净的50ml容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，用于测量。取此溶液一部分放入到洁净干燥的叉形电导池直支管中，用部分溶液淋洗电导电极，将电导电极放入到叉形电导池直支管中，溶液应能将铂电极完全淹没。将叉形电导池放入到恒温槽中恒温。10min以后，读取记录电导率值。保留此叉形电导池中的溶液（加塞），用于后面35时测量。5) 的测量：用移液管取所配制的乙酸乙酯溶液10ml，加入到洁净干燥的叉形电导池直支管中，取浓度相同的NaOH溶液10ml，加入到同一叉形电导池侧支管中，注意此时两种溶液不要互相污染。将洁净的电导电极放入到叉形电导池直支管中，将叉形电导池放入到恒温槽中恒温。10min以后，在恒温槽中将两支管中的溶液混和均匀，溶液应能将铂电极完全淹没，混和溶液的同时启动秒表开始计时，注意秒表一经启动，中间不要暂停。在第3min时读取溶液电导率值，以后每隔3min读取一次电导率值，测量持续30min。6) 调节恒温槽至35。7) 测量35时：在放入电导电极到叉形电导池时，注意电导电极的洁净，可以用待测溶液淋洗电导电极。8) 参照步骤5)测量35时。9) 测量完毕，洗净玻璃仪器，将电极用去离子水洗净，浸入去离子水中保存。5、 数据记录级处理如下所示：1测量数据及相关计算数值：取0.1756g乙酸乙酯，配置溶液100ml,浓度C (CH3COOC2H5)=0.01995 moldm-3 配置同样浓度的NaOH溶液100ml,应该取4.00010-2ml的强氧化钠49.89ml电导率随时间的变化（25，0=1433 uScm-1）t/min36912151821242730t /uScm-112541194113310601024987951920893870(0-t)/tuScm-1min-159.67 39.83 33.33 31.08 27.27 24.78 22.95 21.38 20.00 18.77 电导率随时间的变化（35，0=1593uScm-1）t/min369121518212427303t 1436134512271142105110079749499249041436(0-t)/t52.33 41.33 40.67 37.58 36.13 32.56 29.48 26.83 24.78 22.97 52.33 2）根据以上实验数据和计算结果进行作图，作图，并以对作图，得一直线，由斜率计算该温度下。由图可得25时直线斜率k1=0.0709，35时直线斜率k2=0.04664. 根据温度及计算得到的反应速率常数k1、k2， 所以将数据代入活化能公式得：Ea =R*ln(k2/k1)/(1/T2-1/T1)=32.057kJ/mol六、实验分析1.每次更换电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导池，然后再用被测溶液淋洗2至3次。2.乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。3.乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失4.乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，混合后体系温度降低，所以在起始的几分钟内所测得的电导率偏低。七、思考题 1. 在本实验中，使用型电导率仪测量溶液的电导率，可以不进行电极常数的校正，为什么？答：因为我们需要的是(0-t)/t。计算时两个量作差后，将各自单独测量时的偏差减掉了，校正与否没关系。 2. 为什么溶液浓度要足够小？ 答：因为只有对足够稀的溶液来说强电解质的电导率才与其浓度成正比，这样才会满足推导公式的条件，可以通过做出，求得直线斜率，从而计算得到反应速率常数。 3.利用