物理化学实验报告乙酸乙酯皂化反应.docx

物理化学实验报告乙酸乙酯皂化反应动力学1.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）用不同温度下的反应速率常数求反应的活化能。2.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：CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH反应是二级反应，反应速率与乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度成正比。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=ka-xb-xK为反应速率常数，当a=b时，上式为：dxdt=k(a-x)2开始反应时t=0,反应物浓度为a，积分上式时得：k=1tax(a-x)在一定温度下，由实验测得不同t时的x值，再由上式可计算出k值。改变实验温度，求不同温度下的k值，根据Arrhenius方程的不定积分式有：lnk=-EaRT+C以lnk对1/T作图，得一直线，从直线斜率可求的Ea。若对热力学温度T1，T2时的反应速率常数k1,k2,也可由Arrhenius方程的定积分式变化得Ea值：Ea=(Rlnk1k2)/(1T2-1T1)本实验通过测量溶液的电导率k代替测量生成物的浓度x。乙酸乙酯，乙醇是非电解质。在稀溶液中，强电解质电导率与浓度成正比，溶液的电导率是各离子电导率之和。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-根离子与CH3COO-浓度的变化，溶液中的OH-导电能力约为CH3COO-的五倍，随着反应的进行，OH-浓度降低，CH3COO-浓度升高，溶液导电能力下降。一定温度下，在稀溶液中反应，k0,kt,k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，溶剂有关）。于是：t=0,k0=A1a;t=t, kt=A1a-x+A2xt=,k=A2a;由此可得：k0- kt=（A1-A2）x x=(k0-, kt)/(A1-A2)kt-k=A1-A2a-x a-x=(kt-k)/(A1-A2)则可以得到：kat=k0-ktkt-k以k0-ktkt-k对t作图，由斜率ka可求得k。初始浓度a为实验中配制溶液时确定，通过实验可测得k0,kt,k。通过公式变形避免测定k，则式为：kt=k0-ktkat+k以kt对（k0-kt）t作图为一条直线，斜率为1ka,由此可求k.3.实验仪器恒温槽 电导率仪电导电极 叉形电导池秒表 滴定管移液管 容量瓶（50ml，100ml）乙酸乙酯 NaOH溶液4.实验步骤（1）调节超级恒温槽至25摄氏度。（2）配制100ml浓度约为0.02mol/L的乙酸乙酯溶液。所需乙酸乙酯的量约为0.1762g。首先在洁净的100ml容量瓶中加入少量去离子水，用分析天平称量加入的乙酸乙酯的量。加入的乙酸乙酯的量应该尽量小于0.1762g。事先加入少量水是为了防止乙酸乙酯挥发。在称量之后计算出乙酸乙酯的准确浓度。（3）配制100ml等浓度的NaOH溶液，浓度以乙酸乙酯实际浓度为准，计算需要加入NaOH溶液的体积。（4）测定k0：用移液管取与乙酸乙酯浓度相同的NaOH溶液25ml，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k0。取一定量的溶液于叉形电导池直支管中，用部分溶液淋洗电极，将电极放入叉形电导池的直支管中，溶液应能将电极没过。将叉形电导池放入恒温槽中10min以后，读取记录电导率值。保留此叉形电导池中的溶液，用于后面35摄氏度时的k0。（5）kt的测量：用移液管取所配制的乙酸乙酯溶液10ml，将加入到洁净干燥的叉形电导池的直支管中，取浓度相同的NaOH溶液10ml，加入到同一叉形电导池的支管中，注意此两种溶液不能互相污染。将此电导电极放入直支管中，再将此电导池放入恒温槽恒温。10min后，将这两种溶液混合均匀，溶液应能将电极完全淹没，同时启动计时器，每三分钟读一次数，持续30min.（6）调节恒温槽至35摄氏度。（7）同样按照上述步骤测量在35摄氏度时的k0，kt。（8）在实验后将电导电极浸入去离子水中。5实验数据处理t/min25kt(s)25k0-ktt35kt(s)35k0-ktt0200019763177774.331505157.006163760.501342105.679152452.89123582.3312143247.33115868.1715135742.81109159.0018129739.05104851.5621124136.14101145.9524119733.4698441.3327116331.0095937.6730113029.0093934.57初始浓度a=0.02045mol/L25 k0=2000s35 k0=1976s数据图像25 kt-t图像35 kt-t图像25 kt-k0-ktt图像直线斜率为14.85678 k=3.29135 kt-k0-ktt图像直线斜率：4.77267 k=10.25Ea=(Rlnk1k2)/(1T2-1T1)=8.314J/mol*k *ln0.3211/(-0.00010884)=86.776KJ/mol6.思考题(1)在本实验中，使用的电导率仪测定溶液的电导率，可以不进行电极常数的校正，为什么？由于我们所使用的数据是k0-kt，即使在测量时存在一定的误差，但是想减之后误差就没有了，所以可以不用校正。（2）为什么溶液浓度要足