乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

1、实验九乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1刖言1.1实验目的测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。1.2实验内容在30T时，用电导率仪先测定40ml0.0 1mol L-1的NaOH溶液的电导率，然 后将20ml 0.02mol L-1的NaOHS液与20ml 0.02mol L-1的乙酸乙酯溶液混合， 测定其电导率随时间的变化关系；然后将实验温度升高到 37C，重复上述实验。 1.3实验原理对于二级反应A + B 产物如果A，B两物质起始浓度相同，均为a，则反应速率的表示式为(1)坐=k （a-x）2dtt岬（日X）式中：x为t时刻生成物的浓度。式（1）定积分得：(2)以 亠对t作图，若所得为直线，证

2、明是二级反应。并可以从直线的斜率求 a -x出k。所以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或生成物的浓度，即可求得 该反应的速率常数k。温度对化学反应速率的影响常用阿伦尼乌斯方程描述(3)d In k _ EadTrt7式中：Ea为反应的活化能。假定活化能是常数，测定了两个不同温度下的速率常数k（）和k（T2）后可以按式（3）计算反应的活化能Ea。Ea =lnk(T2)= Jk(T1)一T1乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为:CH3COOC2H5 OH 一= CH3COO C2H5OH反应系统中，0H电导率大，CHCO(电导率小。所以，随着反应进行，电导 率大的0H逐渐为电导率小

3、的CHCOC所取代，溶液电导率有显著降低。对于稀溶 液，强电解质的电导率k与其浓度成正比， 而且溶液的总电导率就等于组成该溶 液的电解质电导率之和。若乙酸乙酯皂化反应在稀溶液中进行， 则存在如下关系 式：(5) (6)(7)-1 = A(a - x)A2x式中：Al, A分别是与温度、电解质性质和溶剂等因素有关的比例常数；K、Kt、Ks分别为反应开始、反应时间为t和反应终了时溶液的总电导率由式(5)式(7)，得(8)代入式(2)并整理，得(9)因此，以*对作图为一直线即说明该反应为二级反应， 且由直线的斜 t率可求得速率系数k；由两个不同温度下测得的速率系数 k (T 1)与k(T2)，可以求

4、 出反应的活化能Ea。由于溶液中的化学反应实际上非常复杂， 如上所测定和计算 的是表观活化能。2实验方法2.1实验仪器和试剂仪器DDS-IIA 型电导率仪1台；自动平衡记录仪1台；恒温水浴1套；DJS-1 型电导电极1支；双管反应器2只、大试管1只；100mL容量瓶1个；20mL移液 管3支；0.2mL刻度移液管1支。试剂0.0200mol/L 的NaOH溶液；乙酸乙酯（AR ;新鲜去离子水或蒸馏水。2.2实验步骤1）仪器准备：接通电导率仪的电源，校正电导率仪，正确选择其量程，并将电 导率仪的记录输出与记录仪相连。2）配制乙酸乙酯溶液：用容量瓶配制 0.0200mol/L的乙酸乙酯溶液100m

5、L乙 酸乙酯密度与温度的关系式32p =924.54-1.168t-1.95 X 10- t（10）其中p、t的单位分别为kg/m3和C （需要乙酸乙酯约0.1762g ）。已知室温 等于23.8 C,计算得需要0.197ml乙酸乙酯。3）r的测量。将恒温水浴调至30C,用移液管吸取20mL0.200mol/L的NaOH溶液装入干净的大试管中再加入 20mLHO,将电导电极套上塞子，电极经去离子水 冲洗并用滤纸吸干后插入大试管中，大试管放入恒温水浴恒温约10mi n,将电导率仪的“校正测量”开关扳到“测量”位置，记录仪开始记录。4） t的测定。将洁净干燥的双管反应器置于恒温水浴中，有移液管取2

6、0mL0.200mol/L乙酸乙酯溶液，放入粗管。将电极用电导水认真冲洗3次，用滤纸小心吸干电极上的水，然后插入粗管，并塞好。用另一支移液管取20mL0.200mol/LNaOH溶液放入细管，恒温约5min。用洗耳球迅速反复抽压细管两次， 将NaOH溶液尽快完全压入粗管，使溶液充分混合。记录仪必须在反应前开始记 录，大约20min可以停止测量。5）重复以上步骤，测定37 C时反应的0与t。3结果与讨论由实验室仪器读出室温为23.8 C,大气压为103.09kPa。表1,表2中的第 二列由记录仪采集，可见附图（ t -t关系图）上的数据。第一列时间并非直接 由记录仪米集的数据读出，而是在t -t

7、关系图上找出最咼点，记下最咼点对应 的时间，之后将各数据点对应的时间减去最高点对应的时间即为表中第一列t O第三列中的5同样由记录仪采集，见附图（-.0的测量），得30C时，0=6.91 格，37C 时，0=7.45 格注：附图分别为30C时“的测量图、37C时o的测量图、30C t-t关系图、37E时x-t关系图表1乙酸乙酯皂化反应动力学实验数据记录（30C)时间t/min格子数-.t/格(：0 -1) / t06.852.136.230.2910803.205.980.2718754.025.810.2587064.825.650.2489635.455.540.2403676.155.4

8、30.2308946.835.330.2225487.635.220.2136308.405.120.2059529.504.990.19578910.24.920.18921610.54.840.18272710.94.790.177586以表1中的第二列对第三列作图，得图1(k kt) / t图 1 30.00 C时-.t ( 0 片)/ t 图线由图1知，实验的线性拟合较好，该反应为二级反应。由公式(9)得，图1中直线的斜率为 ，在该实验中，a=0.01mol/L ，所以 ak 30 ck30 C =1/(11.248min-1 0.01mol/L)二8.890L mo1 *min-1。

9、查阅文献得，30C时k=8.7916 mol-1 min-1,相对误差 E=1.1%表2 乙酸乙酯皂化反应动力学实验数据记录/37C)时间 t/min格子数t /格/ . 0 t ) / t07.490.907.111.356.912.536.463.676.095.035.767.085.388.405.1810.24.9511.84.7713.24.6614.54.5516.04.4517.44.3718.74.2920.34.2221.24.170.4777780.4666670.4268770.3950950.3538770.3050850.2809520.2539220.234746

10、0.2181820.2062070.1931250.1821840.1737970.1635470.158962(k 0-k t) /t图 2 37.00 C时-.t / 0 片)/ t 图线以表2中的第二列对第三列作图，得图 2。同样由公式(9)得，图2中直线的斜率为,a=0.01mol/L，所以ak 37宅k37C =1/(7.8394min-1 0.01mol/L) = 12.96 L mol-1 min-1。查阅文献得，37C时 k=13.4721 mol-1 min-1,相对误差 E=3.8%由公式/ 4 )计算，该反应的表观活化能 Ea = ln/12.96/8.89 ) -8.314 303.15 -310.15/ / 310.15-303.15 )/1000= 43.6KJ mo1， 查阅文献得，Ea =46.1KJ - mol-1，相对误差E=5.4%4结论乙酸乙酯皂化反应的速率常数：k30c =8.890L mol-1min-1，文献值为8.7916 - mol-1 - mi n-1，相对误差 E=1.