乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定

1、工程學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一實(shí)驗(yàn)名稱乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解用電導(dǎo)法測立乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)和活化能：2. 了解二級反應(yīng)的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)用圖解法求二級反應(yīng)的速率常數(shù)；3. 掌握電導(dǎo)率儀的使用方法。二' 實(shí)驗(yàn)原理1. 二級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程A4B > 產(chǎn)物t=0aat=ta-xa-x-dcA/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x)(2.9)定積分得：kt=x/a(a-x)(2.9.2)以x/(ax)對f作圖，若所得為一直線，證明是二級反應(yīng)，由斜率即可求出反應(yīng)速率常數(shù)k值如果知道不同溫度下的速率常數(shù)k(T】)和k(T2),按阿侖尼烏斯方程計(jì)算岀該反

2、應(yīng)的活化能Ea«Ea=ln( k(T2)/k(TJ) xRTi T2/ (T2-Tj)(2.93)2. 乙酸乙酯皂化反應(yīng)是二級反應(yīng)，反應(yīng)式為：CH3COOC2H5+NaOH T CHsCOONa+ C2H5OHt=0aa00t=ta-xa-xXX(Toe00aaiq) =AraKQO=A2 * aKi=Ai(a-x)+A2X由上三式得：x=(Ku-K()a/ (ko-k«)> 代入式(2.9.2),得K= (KO-KI) /ta (Ki-Kx)(2.9.4)重新排列得：zNKO-KO/kat g(2.9.5)因此，以z對(KO-K.) /t作圖為一直線即為二級反應(yīng)，由

3、斜率即可求岀反應(yīng)速率常數(shù)k值：由兩個(gè)不 同溫度下測得的速率常數(shù)k()和k(T2),按式(2.93)計(jì)算出該反應(yīng)的活化能Ea.三、儀器和試劑1. 儀器：數(shù)字電導(dǎo)率儀1臺，恒溫水槽1套，叉形電導(dǎo)管2只，移液管（10ml,胖肚）3根；2. 藥品：乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0212 moldni3） , NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0212 mol dml。四' 實(shí)驗(yàn)步1. 調(diào)節(jié)恒溫槽調(diào)肖溫度為25弋,同時(shí)電導(dǎo)率儀提前打開預(yù)熱。2. Ko的測定分別取10ml蒸餾水和10ml NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，加到潔凈干燥的叉形管屮充分混勻，然后將其置于 25。（2恒溫槽屮，恒溫5min,并接上電導(dǎo)率儀，測其電導(dǎo)率值心。

4、3. z的測定在另一支叉形管的直支管屮加10ml CH3COOC2H5標(biāo)準(zhǔn)溶液，側(cè)支管屮加10ml NaOH標(biāo)準(zhǔn) 溶液，放入25弋恒溫5min后，將其混合均勻并立即記時(shí)，同時(shí)用該溶液沖洗電極三次，開始測 量其電導(dǎo)率值（由于反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，開始時(shí)會(huì)有所降低，因此一般從第6min開始讀數(shù)）當(dāng)反 應(yīng)進(jìn)彳亍 6min, 9min, 12min, 15min, 20min, 25min, 30min, 35min, 40min 時(shí)各測電導(dǎo)率一次，記錄電 導(dǎo)率M及時(shí)間to反應(yīng)結(jié)束后，傾去反應(yīng)液，洗凈電導(dǎo)池及電極，將鉗黑電極浸入蒸慵水屮。4. 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為35弋,重復(fù)上述步驟測左其心和M，但在測圮時(shí)是按

5、照進(jìn)行4min, 6min, 8min.10min, 12min, 15min> 18min, 21 min, 24 min, 27min, 30min 時(shí)測其電 導(dǎo)率。五、數(shù)據(jù)記錄與處理室溫:24.9C大氣壓力：100.46 kPa初始濃度：C CH3COOC2H5=0.0212 mol dm1 C Naon=0.0212mol dnr3表一電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化（25°C, Ko=2372uS-cnr）t/min6912152025303540Ki/uS-cnr1180316311512142013071226116511181082(KoZ)/“uScnrAmiir 194.

6、8382.3371.6763.4753.2545.8440.2335.8332.2519001899 K t1700 -X/R 二0.999241EOO1400 J1290 1133100030406Ceo100Parameter UalueErrorB707.2626910.24174(k O k t)；t11.350080 16709表二 電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化(35°C, Ko=2764uS cm”)t/min4681012151821242730Ki/uScnr120381835171016181541145413881337129812661240(Ko-K () /t/uS-

7、cnrAmin-!18215513211510287.376.467.961.155.550.8V=A+B*XUalue933.522155.95047Error8.260090.07728ParameterAB 由兩幅圖屮易得25°C時(shí)直線斜率ki=l 1.3500& 35°C時(shí)直線斜率k2=5.95047,則 k(Ti)=l/( kiXCCHlCOOC2H5 )=1-Hl 1.35008x0.0212)=46；k(T2)= lA(5.95047x0.0212)=7.93 根據(jù)式(2.93), Ea=ln( k(T2)/ k(Ti) xR h TV (T2-Ti)

8、得:Ea=ln(7.93A4.16) X8.314 X298.15 x30& 15X0=49.28 kJ/moI六、注意事項(xiàng)乙酸乙酯溶液和NaOH溶液濃度必須相同。(2) 由于乙酸乙酯易揮發(fā)，故稱量時(shí)應(yīng)在稱量瓶屮準(zhǔn)確稱取，并需動(dòng)作迅速。(3) 乙酸乙酯溶液需臨時(shí)配制，配制時(shí)動(dòng)作要迅速，以減少揮發(fā)損失。(4) 在測左心時(shí)，所用的蒸館水最好先煮沸，以除去二氧化碳：25弋和35弋的KO測左中，溶液須更 換。七、結(jié)果與討論1、實(shí)驗(yàn)所測得的乙酸乙酯皂化反應(yīng)在25弋和35C時(shí)的速率常數(shù)分別為：K (298. 15)=4. 16 (mol*m 3)l *S *K (308. 15)=4. 16 (m

9、ol*m-3) *S該反應(yīng)的活化能為Ea=49.28 kJ/mol2. 誤差分析在該實(shí)驗(yàn)過程中，存在儀器本身的誤差，也存在移液過程中造成的誤差，同時(shí)還存在 數(shù)據(jù)處理方面產(chǎn)生的誤差。誤差具體來源可能有：(1) 、沒有嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行。(2) 、電導(dǎo)池未清洗干凈。(3) 、移液過程中，液體與移液管的刻度線不水平。八思考題1、為何本實(shí)驗(yàn)要在恒溫條件下進(jìn)行，而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前還 要預(yù)先恒溫？答：a、因?yàn)榉磻?yīng)速率與溫度有關(guān)，溫度每升髙1(TC,反應(yīng)速率約增加24倍。同時(shí)電導(dǎo)值也與溫度有 關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)過程中須恒溫。b、NaOH和CH3COOC2H5溶液混合前要預(yù)先恒溫，以

10、確保反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)溫度下進(jìn)行。2、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液的起始濃度不相等，試問應(yīng)怎么汁算？答：需按k= 1 In伙二2計(jì)算k值。式中x= ©7 a (a為兩溶液中濃度較低的l(a-b) a(b - x) Ko-Kw 一個(gè)溶液的濃度)。X的表達(dá)式推導(dǎo)如下：設(shè)NaOH的起始濃度為a, CH3COOC2H5起始濃度為b,且avb,則有：NaOH+CH3COOC2H5 > CHsCOONa+CHOHt=0Qb00t=taxbxXXt = 80baaa又因?yàn)閺?qiáng)電解質(zhì)稀溶液的電導(dǎo)率與其濃度成正比，故有：K o=Ai a： K 8=A2 a； K i=Ai(a一x)+A? xAH A2是與溫度、溶劑、電解質(zhì)NaOH及CHjCOONa的性質(zhì)有關(guān)的比例常數(shù)。 聯(lián)立上述三個(gè)式子，Ko_J可