乙酸乙酯皂化反应动力学.doc

实验报告：乙酸乙酯皂化反应动力学1 实验目的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.由不同温度下的反应速率常数求反应的活化能。2 实验原理 乙酸乙酯皂化反应方程式为： CH3COOC2H5NaOH CH3COONaC2H5OH 在反应过程中，各物质的浓度随时间而改变（注：Na离子在反应前后浓度不变）。若乙酸乙酯的初始浓度为a，氢氧化钠的初始浓度为b，当时间为t时，各生成物的浓度均为x，此时刻的反应速度为： k为反应的速率常数，当a=b时，上式为： 反应开始时t=0，反应物浓度为a，积分上式得： 改变实验温度，求得不同温度下的k值： 若求得热力学温度T1,、T2,时的反应速率常数k1,、k2，可得： 令、和分别为0、t和时刻的电导率，则：t=0时，=t=t时， =t=时，= 联立以上式子，整理得：3 仪器与试剂 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10ml 25ml、容量瓶100ml 50ml、磨口塞锥形瓶100ml、NaOH溶液（约0.04 moldm-3）、乙酸乙酯（A.R.）。4 实验步骤1.实验装置如图C19.1所示，叉形电导池如图C19.2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 数据记录和处理1. 测量数据：初始浓度a=9.9410e-3mol/Lt/min25 Kt/us25 (K0-Kt)t-1/usmin-135 Kt/us35 (K0-Kt)t-1/usmin-10187.8 190.4 3170.5 5.767 153.4 12.333 6159.2 4.767 136.4 9.000 9150.2 4.178 123.9 7.389 12141.8 3.833 115.6 6.233 15134.4 3.560 109.1 5.420 18128.0 3.322 104.1 4.794 21123.1 3.081 100.5 4.281 24118.3 2.896 97.6 3.867 27114.6 2.711 95.7 3.507 30111.4 2.547 93.3 3.237 33108.2 2.412 91.6 2.994 2. 当T1=298.15K时：当T2=308.15K时：3. 当T1=298.15K时：1/（a*k）=19.768，k1=5.089L/(min*mol)当T2=308.15K时1/（a*k）=6.852，k2=14.681L/(min*mol)4. 当T1=298.15K时 k1=5.089L/(min*mol)当T2=308.15K时 k2=14.681L/(min*mol)Ea=80.97kJ/mol6 误差分析 可查常温下乙酸乙酯皂化反应的活化能为Ea=47.3kJ/mol，与实际测算的结果相差较大，及分析可能有以下几种原因造成：1. 并没有如预想的保持恒温。2. NaOH溶液暴露空气中的时间较长，与空气中的CO2反应。使浓度降低。3. 配置的溶液的浓度并不是完全相等而导致反应速率常数计算公式变化，但仍按原公式计算而产生误差。7 思考题1.在本实验中，使用DDSJ-308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：因为本实验中，计算k值和Ea值时所需的数据都是等时间间距下测量的电导率值的拟合直线斜率，它只与等时间间距下电导率的差值有关。不进行常数校正，在等时间间距下测量的电导率数据都有着相同的系统误差，而不会改变不同时间下电导率数据的差值。故不必校正。2.为什么溶液浓度要足够小？答：溶液浓度越高，反应越快，则数据的测量不易把握，会影响测量数据的精确度。 乙