乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

1、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定一、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、实验原理乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应：CH3COO(CH5 + ? T ? ?设在时间t时生成物浓度为X,则该反应的动力学方程式为(2-41)?= k(?- ?)(? ?)式中，？ ？分别为乙酸乙酯和碱（NaOH）的起始浓度，？为反应速率常数，若2? ?则（2-41 ）式变为(2-42)(2-43)?= k(?- ?2. i?k = x -? ?（?？）由实验测得不同t时的？值，则可依式（8-3）计算出不同t时的

2、k值。? . .积分（2-42 ）式，得若果？值为常数，就可证明反应是二级的。通常是作 冇对?图，若 所得的是直线，也可证明反应是二级反应，并可从直线的斜率求出？值。不同时间下生成物的浓度可用化学分析法测定 （例如分析反应液 中的？?浓度）,也可以用物理化学分析法测定（如测量电导）。本实 验用电导法测定？值，测定的根据如下：（1）溶液中？?离子的电导率比？?离子（即？?密?？的电导率大很多（即反应物与生成物的电导率差别大）。因此，随着反应 的进行，？?离子的浓度不断降低，溶液的电导率也就随着下降。（2）在稀溶液中，每种强电解质的电导率 K与其浓度成正比，而 且溶液的总电导率就等于组成溶液的电解

3、质的电导率之和。依据上述两点，对乙酸乙酯皂化反应来说，反应物与生成物只有NaOH和NaAc是强电解质，乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性，它 们的浓度变化不致影响电导率的数值。若果是在稀溶液下反应，则?= ?= ?（? ?+ ?式中：?, ?是与温度、溶剂、电解质NaOH及NaAc的性质有关的比 例常数；？，？2分别为反应开始和终了时溶液的总电导率（注意这 时只有一种电解质）；？?为时间？时溶液的总电导率。由此三式，可得到?=(?)-?-?(2-44 )(2-45 )(2-46)若乙酸乙酯与NaOH的起始浓度相等，将（2-44 ）式代入（2-43）式,1 ?-? ? ?=丄 x .0 . ? ？

4、 ？?)-?由（2-45 ）式变换为?= ? ?2作？?吟图，由直线的斜率？?可求？值，即 1? =, k =? ?由（2-43 ）式可知，本反应的半衰期为：1?2 = （2-47 ）1 ?2 ?可见，两反应物起始浓度相同的二级反应，其半衰期？?2与起始浓度成反比，由（2-47 ）式可知，此处亦即作图所得直线之斜率。若由实验求得两个不同温度下的速度常数 k,则可利用公式（2-48）计算出反应的活化能In ? = ?（丄-丄）（2-48）? ?'? ?三、实验仪器和药品1.仪器恒温槽1套；移液管（20ml） 2支；电导仪1套；比色管（50ml）2支;1橡皮塞；2.电导电极;3.双叉管双叉

5、管1支；秒表1块；烧杯（250ml） 1只；容量瓶（100ml）2只 2.药品 0.02mol/L NaOH 溶液；0.02mol/L CH 3COOCH5溶液;0.01mol/L NaOH 溶液；0.01mol/L CH 3COONa容液。四、实验步骤（1）了解和熟悉DDS- 11A型电导率仪的构造和使用注意事项（2）准确配制0.02 mol/L的NaOH溶液和CH3COO（CH5溶液。调节恒温槽温度至 25C，调试好电导仪。将电导池（如图 2-34 ）及0.02 mol/L的NaOH溶液和CH3COO(CH5溶液浸入恒温槽中恒温待用(3) 分别取适量0.01 mol/L的NaOH溶液和Cf

6、COONa溶液注入 干燥的比色管中，插入电极，溶液面必须浸没铂黑电极，置于恒温槽 中恒温15min，待其恒温后测其电导，分别为？?和？2值，记下数据。(4) 取 25mL0.02 mol/L 的CH3COO(CH5 溶液和 25mL0.02 mol/L的NaOH溶液，分别注入双叉管的两个叉管中(注意勿使两种溶液混 合)，插入电极并置于恒温槽中恒温10min。然后摇动双叉管，使两 种溶液均匀混合并导入装有电极一侧的叉管之中，同时开动停表，作为反应的起始时间。从计时开始，在第5min、10min、15min、20min、 25min、30min、40min、50min、60min 分钟各测一次电导

7、值。(5) 在35C下按上述步骤四进行实验。五、实验数据及处理(1) 将测得数据记录于下表:实验数据记录室温: 25.0 °C 大气压：724.725mmHg CNaoH=0.02mol/LCCH3cooc2=002mol/Lk°=0.195S/m k m= 0.062S/m25 Ct/minkt(k 0-k t)/t/(S/m)/S/(m min)00.1890.00000050.1820.002600100.1720.002300150.1620.002200200.1560.001950250.1490.001840300.1440.001700350.1370.00

8、1657400.1340.001525450.1280.001489Equationy = a + b*xWeightNo Weighti ngResidual Sum of Squares5.13579E-5Pears on's r0.99012Adj. R-Square0.97753ValueSta ndard ErrktIn tercept0.06110.00492Slope47.1512.52383kt-(kQ-kt)/t关系曲线ktkt-(k0-kt)/t 关系曲线0.18 kt(S/m)0.170.160.150.140.130.12 -0.0' 0.0014“ 0

9、.0016' 0.0018' 0.0020' 0.0022' 0.0024(k°-kt)/t S/(m min)?0-?根据上图可知直线方程为：？?= 47.151 ?+ 0.0611?由？? ?L?2可得，直线的斜率?=丄二47.151，并且?= 2 X0.02 = 0.01mol/L 则：1速率常数k = ?半衰期=2 121?47.151 X0.01 1?=? 2.121 X 0.01 = 47.148min0.195 - 0.128?2 = 47.151 X+ 0.0611 = 0.131?/?45实验数据记录室温：35.0 °C大气

10、压：724.725mmHg Ga°H=0.02mol/LCCh3cooc2=0.02mol/Lko=0.258S/m k m= 0.087S/m25 Ct/minkt(k 0-kt)/t/(S/m)/S/(m min)00.1710.00000050.1660.018400100.1450.011300150.1350.008200200.1310.006350250.1260.005280300.1210.004567350.1190.003971400.1160.003550450.1140.003200kt-(ko-kt)/t关系曲线ktkt-(k0-kt)/t关系曲线0.17

11、kt(S/m)0.160.150.140.130.12Equati ony = a + b*xWeightNo Weighti ngResidual Sum of Squares3.63583E-5Pears on's r0.99176Adj. R-Square0.98125ValueSta ndard ErktIntercept0.1060.0014Slope3.3480.16348- 0.020min)0.110.0020.004 0.0060.0080.0100.012 0.0140.0160.018(k°-kj/t S/(m?可得，直线的斜率？=? 1?= 3.348

12、,并且?根据上图可知直线方程为：？?二3.348 ?°?+ 0.108X0.02 = 0.01mol/L 则:速率常数k=-? 3.348X 0.01=29.869?1半衰期？1?2 = ?=?29.869 X0.01 = 3.348min?2 = 3.348 x。.258 -。114+ 0.108 = 0.119?/?丄?丄?I 29.8692.121X8.3141 1298.15 - 308.15=202032.74J?mol-1=202.03kJ ?mol-1六、实验注意事项(1) 电极的引线不能潮湿，否则将测不准。(2) 注意每次测量之前都应该校正。(3) 进行实验时，溶液面

13、必须浸没电极，实验完毕，一定要用蒸馏水把电极冲洗干净并放入去离子水中保存。七、实验思考题(1)为什么以 0.01moI/L 的NaOH溶液和 0.01moI/L 的CH3COONa溶液 测得的电导，就可以认为是?和？2。答：？?是二级反应：CH3COO(CH5 + ? T ? ?体系t = 0时的电导率，但是CH3COOCH5与NaOH混合的瞬间就 已开始反应，因而混合后第一时间测的K也不是 t= 0时的电导率。 根据CH3 COOC H5与NaOH体积和浓度都相等，二者混合后浓度均稀 释一倍，若忽略CH3COOCH5的电导，0.0100mol/LNaOH所测k即为 ?。？2是反应完全时，CH3COONa勺浓度和t = 0时NaOH浓度相同， 若忽略？?？?的电导率，0.0100mol/L的CHsCOONa所测k即为?2< 故0.01 mol/L的NaOH溶液和0.01 mol/L的CCOONa溶