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：CH3COOCH5+?7?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？?=?则（2-41）式变为(2-42)?=k(?2积分（2-42）式，得k=1（2-43）?（?-?）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k值。若果？值为常数，就可证明

2、反应是二级的。通常是作对?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？?冰度），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？恒，测定的根据如下：（1）溶液中？?离子的电导率比？?离子（即？?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占其浓度成正比，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NaO

3、HffDNaA溪强电解质，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）；？劾时间？酎溶液的总电导率。由此三式，可得到?=(三?一'?0-?cx/(2-44)若乙酸乙酯与NaOH的起始浓度相等，将（2-44）式代入（2-43）式,?=?(2-45)由（2-45）式变换为?=?+?(2-46)作？?号图，由直线的斜率？可求？值，即1.1?=而?k=赤？由（2-43）式可知，本

4、反应的半衰期为：1，一一、格2=赤？（247）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？?2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？?叩1n?2=?（?（2-48）112三、实验仪器和药品1.仪器恒温梢1套；移液管（20ml）2支；电导仪1套；比色管（50m1）2支;图2-34 电导池1.橡皮塞；2.电导电极;3.双叉管双叉管1支；秒表1块；烧杯（250ml）1只；容量瓶（100ml）2只2.药品0.02mo1/LNaOH溶液；0.02mo1/LCH3cOOCH5溶液；0

5、.01mol/LNaOH溶液;0.01mol/LCH3COONa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0.02mol/L的NaOH溶液和CH3cOOCH5溶液。调节恒温梢温度至25C,调试好电导仪。将电导池（如图2-34）及0.02mol/L的NaOH溶液和CH3COOCH5溶液浸入恒温梢中恒温待用(3)分别取适量0.01mol/L的NaOH容液和CRCOON谿液注入干燥的比色管中，插入电极，溶液面必须浸没钳黑电极，置于恒温梢中恒温15min,待其恒温后测其电导，分别为？?和？2值，记下数据。(4)取25mL0.02mol/L的CH3COO

6、CH5溶液和25mL0.02mol/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梢中恒温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：25.0C大气压：724.725mmHgCNaoH=0.02mol/LCcH3cooc2=0.02mol/Lk0=0

7、.195S/mkoo=0.062S/m25ct/minkt(k0-kt)/t/(S/m)/S/(m-min)00.1890.00000050.1820.002600100.1720.002300150.1620.002200200.1560.001950250.1490.001840300.1440.001700350.1370.001657400.1340.001525450.1280.001489kt-(k0-kt)/t关系曲线ktkt-(k0-kt)/t关系曲线0.18kt(S/m)0.170.160.150.140.13Equationy=a+b*xWeightNoWeightingR

8、esidualSumofSquares5.13579E-5Pearson'sr0.99012Adj.R-Square0.97753ValueStandardErrktIntercept0.06110.00492Slope47.1512.523830.120.0012'0.0014'0.0016'0.0018'0.0020'0.0022'0.0024'(k0-kt)/tS/(mmin)根据上图可知直线方程为：？?=47.151史？?+0.0611?由？分？?!?可得直线的斜率?=47.151,并且?1?=2X0.02=0.01mol

9、/L则：速率常数k=1_?=2.121?-?47.151X0.01半衰期？22-=C=47.148min?2.121X0.01?=47.151x0.195-0.128+0.0611=0.131?/?45实验数据记录室温：35.0C大气压：724.725mmHgGaoH=0.02mol/LCCH3cooc2=0.02mol/Lk0=0.258S/mkoo=0.087S/m25ct/minkt(k0-kt)/t/(S/m)/S/(m-min)00.1710.00000050.1660.018400100.1450.011300150.1350.008200kt-(k0-kt)/t关系曲线 ktkt

10、-(k0-kt)/t关系曲线200.1310.006350250.1260.005280300.1210.004567350.1190.003971400.1160.003550450.1140.003200Equationy = a + b*xIWeightNo WeightingResidual Sum of Squares3.63583E-5Pearson's r0.99176Adj. R-Square0.98125ValueStandard ErktIntercept 0.1060.0014Slope3.3480.16348j速率常数k =J1?= 3.348 X0.01=29

11、.869?/-1?/?1?半衰期？品2 =11? 29.869 X0.01=3.348min0.17-kt(S/m)0.160.15-0.14-0.13-0.121.0.110.0020.0040.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180.020(k0-kt)/tS/(mmin)根据上图可知直线方程为：？?=3.348-0二一.+0.108?由？?吟可得，直线的斜率?=工齐3.348,并且一？7?=2X0.02=0.01mol/L则：?=3.348x0.258-0.114+0.108=0.119?/?45根据活化能计算公式：in/=J-?(-白则有：?ln?X?In

12、29869X8.314?=2.121：=202032.74J?mol-11111?-?298.15-308.15=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，溶液面必须浸没电极，实验完毕，一定要用蒸储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0.01mol/L的NaOH溶液和0.01mol/L的CH3COONa容液测得的电导，就可以认为是？?和？Z。答：？?是二级反应：CH3COOCH5+?7f?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CH3COOCH5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所测冗即为?。?2是反应完全时，CH3COONa勺浓度和t=0时NaOH浓度相同，若忽略？?？?电导率，0.0100mol/L的CH3COON新测冗即为？2。故0.01mol/L的NaOH容液和0.01mol/L的CH3COONa§