乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定 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 实验原理 反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应 其速率方程为 4 1 将速率方程积分可得动力学方程 4 2 式中 为反应物的初始浓度 为 时刻反应物的浓度 为二级反应的速率常数 以 对时间 作图应为一直线 直线的斜率即为 对大多数反应 反应速率与温度的关系可用阿仑尼乌斯经验方程来表示 4 3 式中 为阿仑尼乌斯活化能或叫反应活化能 为指前因子 为速率常数 实验中若测得两个不同温度下的速率常数 由 4 3 式很容易得到 4 4 由 4 4 式可求活化能 乙酸乙脂皂化反应是二级反应 动力学方程为 4 5 由 4 5 式可以看出 只要测出t时刻的x值 c0为已知的初始浓度 就可以算出速率常 数k2 实验中反应物浓度比较低 因此我们可以认为反应是在稀的水溶液中进行 CH3COONa 是全部解离的 在反应过程中 Na 的浓度不变 OH 的导电能力比 CH3COO 的导电能 力大 随着反应的进行 OH 不断减少 CH3COO 不断增加 因此在实验中我们可以用测量溶 液的电导 G 来求算速率常数k2 体系电导值的减少量与产物浓度x的增大成正比 4 6 4 7 式中 为 时溶液的电导 为时间 时溶液的电导 为反应进行完全 时溶液的电导 将 4 6 4 7 两式代入 4 5 式得 整理得 4 8 实验中测出 及不同 时刻所对应的 用 对 作图得一直线 由直线的 斜率可求出速率常数 若测得两个不同温度下的速率常数 后 可用 4 4 式求出该反应的活化能 三 仪器与试剂 1 仪器 电导率仪 附DJS 1型铂黑电极 1台 电导池1只 恒温水浴1套 停表1只 移液管 10ml 3只 磨口三角瓶 200ml 1个 2 药品 NaOH水溶液 0 0200mol dm 3 乙酸乙酯 A R 电导水 四 实验步骤 1 配制溶液 配制与NaOH准确浓度 约0 0200 mol L 1 相等的乙酸乙酯溶液 其方法是 找出室温 下乙酸乙酯的密度 进而计算出配制250mL0 0200 mol L 1 与NaOH准确浓度相同 的乙 酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V 然后用l mL移液管吸取V ml乙酸乙酯注入250 ml 容量瓶中 稀释至刻度 即为0 0200 mol L 1的乙酸乙酯水溶液 2 调节恒温槽 将恒温槽的温度调至 25 0 0 1 或 30 0 0 1 3 调节电导率仪 4 溶液起始电导率 0的测定 在干燥的200 ml磨口三角瓶中 用移液管加入50 ml 0 0200 mol L 1的NaOH 溶液和 同数量的电导水 混合均匀后 倒出少量溶液洗涤电导池和电极 然后将剩余溶液倒入电 导池 盖过电极上沿约2 cm 恒温约15 min 并轻轻摇动数次 然后将电极插入溶液 测 定溶液电导率 直至不变为止 此数值即为 0 5 反应时电导率 t的测定 用移液管移取50 ml 0 0200 mol L 1的CH3COOC2H5 加入干燥的200 mL磨口三角瓶中 用另一只移液管取50 ml 0 0200 mol L 1的NaOH 加入另一干燥的200 ml磨口三角瓶中 将两个三角瓶置于恒温槽中恒温15 min 并摇动数次 同时 将电导池从恒温槽中取出 弃去上次溶液 用电导水洗净 将温好的NaOH溶液迅速倒入盛有CH3COOC2H5的三角瓶中 同 时开动停表 作为反应的开始时间 迅速将溶液混合均匀 并用少量溶液洗涤电导池和电 极 然后将溶液倒入电导池 溶液高度同前 测定溶液的电导率kt 在4 min 6 min 8 min 10 min 12 min 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min 40 min各测电导率一 次 记下kt和对应的时间t 6 另一温度下 0和kt的测定 调节恒温槽温度为 35 0 0 1 或 40 0 0 1 重复上述4 5步骤 测定另一 温度下的 o和kt 但在测定 t时 按反应进行4 min 6 min 8 min 10 min 12 min 15 min 18 min 21 min 24 min 27 min 30 min测其电导率 实验结束后 关闭 电源 取出电极 用电导水洗净并置于电导水中保存待用 五 数据的记录及处理 1 作图 t 由斜率 截距 求k 0t t GG GG 2 根据两个温度下的k 由 求Ea 2 1 21 1 2 ln T a T k ETT kRTT 表 4 1 时溶液的电导率 反应时间 min 1 t Gms cm 1 0 t GGms cm 1 t GGms cm 0t t GG GG 4 6 8 六 实验注意事项 1 每次更换电导池溶液时 都要用电导水淋洗电极和电导池 接着用被测溶液淋洗 2 3次 注意不要接触极板 用滤纸吸干电极时 只吸电极底部和两侧 不要吸电极板 2 电极引线不能潮湿 否则将测不准 3 高纯水被盛入容器后应迅速测量 否则电导率变化很快 因空气中CO2溶于水中 变为CO32 4 盛被测溶液的容器必须清洁 无离子污染 七 思考题 1 为何本实验要在恒温条件下进行 而且乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预 先加热