復(fù)習(xí)版電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)含思考題答案

1、1!I!復(fù)習(xí)版電導(dǎo)法測定乙酉爰 乙酯皂化反應(yīng)的速率常 數(shù)含思考題答案Company Document number : WUUTWUUYWBBGBBWYTT1982GT電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速 率常？3指導(dǎo)老師：李國良【實驗?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的原理和方法以及活化能的測定方了解二級反應(yīng)的特點，學(xué)會用圖解計算法求二級反應(yīng)的速率常數(shù);3熟悉電導(dǎo)儀的使用。【實驗原理】（1）速率常數(shù)的測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)時典型的二級反應(yīng)，其反應(yīng)式為:CH3COOC2H5 + NaOH = CHQONa + C2H5OH匸0t=tCoCtCo 00Ct Co Ct Co -Ctt=oo0

2、Co Co速率方程式-=k積分并整理得速率常數(shù)k的表達(dá)式為:假定此反應(yīng)在稀溶液中進(jìn)行，且CHsCOONa全部電離。則參加導(dǎo)電離子有Na=OH CH3COO而NT反應(yīng)前后不變，0H的遷移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CH3COO 隨著反應(yīng)的進(jìn)行,OH不斷減小，CH3COO不斷增加，所以體系的電導(dǎo)率不斷下降，且體系電導(dǎo)率（K）的下降和產(chǎn)物CH3COO的濃度成正比。令K, £和心分別為0、t和8時刻的電導(dǎo)率，貝IJ ：tn時，Co-Ct=K （氐心）K為比例常數(shù)聯(lián)立以上式子，整理得：可見，即已知起始濃度Co,在恒溫條件下，測得0和0,并以心對作圖,可得一直線，則直線斜率m =丄，從而求得此溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)

3、k。 kco(2)活化能的測定原理：因此只要測出兩個不同溫度對應(yīng)的速率常數(shù)，就可以算出反應(yīng)的表觀活化能?！緝x器與試劑】電導(dǎo)率儀I臺 鉗黑電極1支 大試管5支恒溫槽1臺 移液管3支氫氧化鈉溶液(X 10%01/L)乙酸乙酯溶液(X10-W/L)【實驗步驟】1調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度在C。；2在號大試管中，依次倒入約20mL蒸館水.35inLxlO-2moI/L的氫氧化鈉溶液和xlO-mol/L乙酸乙酯溶液，塞緊試管口，并置于恒溫槽中恒溫。3安裝調(diào)節(jié)好電導(dǎo)率儀；從1號和2號試管中，分別準(zhǔn)確移取lOmL蒸憎水和lOmL氫氧化鈉溶液注入4號 試管中搖勻，至于恒溫槽中恒溫，插入電導(dǎo)池，測定其電導(dǎo)率q ；從2號試

4、管中準(zhǔn)確移取lOmL氫氧化鈉溶液注入5號試管中至于恒溫槽中恒溫，再 從3號試管中準(zhǔn)確移取lOmL乙酸乙酯溶液也注入5號試管中，當(dāng)注入5mL時啟動秒表.用此時刻作為反應(yīng)的起始時間，加完全部酯后，迅速充分搖勻，并插入電導(dǎo)池，從計時起2min時開始讀匕值，以后每隔2min讀一次，至30min時可停止測量。反應(yīng)活化能的測定:在35C。恒溫條件下，用上述步驟測定£值?！緮?shù)據(jù)處理】求26C。的反應(yīng)速率常數(shù)ki,將實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入下表:恒溫溫度二C。-10 =cm乙酸乙酯=xlOmol/LXaOH=xlO"-mol/LCo=xxl0mol/L實驗數(shù)據(jù)記錄及處理表1 :t/min疋,

5、/mscnf'（心-心）/ ms-cm"1Kq -1. -1/ ins-cm -mm t24681012141618202224262830圖 I :數(shù)據(jù)處理：&對勺二S作圖，求出斜率u并由.n = 求出速率常數(shù)tkCoin=, ki=l/(mco)=l/*10")molL''-min=(mol-min)文獻(xiàn)參考值：k () = (6±1) L/(inol inin)2采用同樣的方法求35C。的反應(yīng)速率常數(shù)k2,計算反應(yīng)的表觀活化能Ea :a. 35C。的反應(yīng)速率常數(shù)k2恒溫溫度二C。-15 =cmV乙酸乙滬乙酸乙酯=xi0Piol

6、/LXaOH=xlO"-mol/LCo=xxlO'mol/L實驗數(shù)據(jù)記錄及處理表2 :t/min匕/mscnf'(q-匕)/ ms-cm"Kq-1, -1/ ms-cm -mm t24681012141618202224262830圖2 : £冬匚5 :in=, k(=lZ(mco)=I/*10'-)molL'*-min=(mol-min)文獻(xiàn)參考值：k () = (10±2) L/(mobinin)b計算反應(yīng)的表觀活化能: ki/k2=m2/miln(k2/ki)=Ea/R(l/Trl/T2)ln(mi/m2)=Ea/R

7、(l/Til/T2)Ea=Rln(miZm2)T|T2/(T2-T|)=xln () x308x299-(308-299)J/mol =inol文獻(xiàn)值' Ea=mol相對誤差：0 -X1OO%=%【結(jié)果分析與討論】1根據(jù)本實驗中測定的數(shù)據(jù)作疋廠出乞圖，圖形為拋物線并非直線：乙酸乙酯皂化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，混合后體系溫度降低，所以在混合后的幾分鐘所測溶液的電導(dǎo)率偏 低。如果從6min開始測定，即去掉前兩個數(shù)據(jù)，重新作圖，則心魚 圖線性提高 了。以C。數(shù)據(jù)為例作圖對比: 去點前:去點后-2作"3圖得斜率U根據(jù)m求出k值約為文獻(xiàn)值的4倍:C° :in=, k|=lZ(mco)

8、= !/*!0")molL''min=(mol-min)文獻(xiàn)參考值：k () = (6±1) L/(mobinin)C° :in=, ki=l/(mco)= !/*!0")molL''min=(mol-min)文獻(xiàn)參考值：k () = (10+2) L/(molmin)分析原因：實驗過程中加入乙酸乙酯后沒有充分混合就開始測定，由于電導(dǎo)率儀處 于主要是乙酸乙酯的環(huán)境氛圍內(nèi)，所以測定的KI偏小，而31值偏大，則作圖所得斜 率偏小。由于實驗過程中，加入乙酸乙酯的操作及插放電導(dǎo)率儀的操作都由我完成的, 所以在不同溫度下所測定的數(shù)據(jù)

9、都出現(xiàn)的相同程度的負(fù)偏差?！咎釂柵c思考】為何本實驗要在恒溫條件進(jìn)行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前還要預(yù)先 恒溫答：因為反應(yīng)速率k受溫度的影響大，(knio) /ke24,若反應(yīng)過程中溫度變化比較大.則測定的結(jié)果產(chǎn)生的誤差較大；反應(yīng)物在混合前就預(yù)先恒溫是為了保證兩者進(jìn)行 反應(yīng)的時候是相同溫度的，防止兩者溫差帶來溫度的變化影響測定結(jié)果。為什么CH3COOC2H5和NaOH起始濃度必須相同，如果不同，試問怎樣計算k值 如何從實驗結(jié)果來驗證乙酸乙酯反應(yīng)為二級反應(yīng)答：因為乙酸乙酯的皂化反應(yīng)是二級反應(yīng)，為了簡化計算，采用反應(yīng)物起始濃度相 同。如果不同，則 k=I/t(a-b) lnb(a-

10、x)/a(b-x)o 選擇不同濃度的 CH3COOC2H5和 NnOH溶液.測定不同濃度的反應(yīng)物在相同反應(yīng)條件下的反應(yīng)速率。3有人提出采用pH法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)，此法可行嗎為什么答：可以。CH3COOC2H5 + OH =CH5COO + C2H5OH,反應(yīng)速率方程為： v=dx/dt=k(a-x)(b-x),當(dāng)起始濃度相同(a=b),對該式積分簡化得：k=x/ta(ax)。設(shè)t時刻溶液的pH值為S (t),則此時溶液OH的濃度為qQH)=10SH4),即Ax=10(P弘，ka二用io；pH對tio(pH作圖，可得-條直線，該直 線的斜率m二k*即k二m/g；為什么要將電導(dǎo)率儀的溫

11、度旋鈕選為七5*答：測量值就是待測液在實際溫度下未經(jīng)補(bǔ)償?shù)脑茧妼?dǎo)率值。2反應(yīng)分子數(shù)與反應(yīng)級數(shù)是兩個完全不同的概念，反應(yīng)級數(shù)只能通過實驗來確定。試問如何從實驗結(jié)果來驗證乙酸乙酯為二級反應(yīng) 答：保證實驗條件完全相同的情況下，采用不同濃度的CH3C00C2H5和NaOH進(jìn)行實驗, 比較實驗的反應(yīng)速率常數(shù)來證明乙酸乙酯皂化反應(yīng)為二級反應(yīng)。3乙酸乙酯皂化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，試問在實驗過程中如何處置這一影響而使實驗得到較好的結(jié)果 答：實驗采用稀溶液在超級恒溫水浴中進(jìn)行，并反應(yīng)前水浴槽恒溫10分鐘才進(jìn)行實 驗，XaOH和CH3COOC2H5溶液在混合前還要預(yù)先恒溫10分鐘，以保證整個實驗過程都在 相對穩(wěn)定的溫

12、度下進(jìn)行。4如果乙酸乙酯和NaOH涪液均為濃溶液，試問能否用此方法求得k值為什么 答：不能。因為反應(yīng)過程中濃溶液稀釋會放出大量的熱，對實驗溫度有影響。而且只有 強(qiáng)電解質(zhì)的稀溶液的電導(dǎo)率與其濃度成正比。6為什么要使兩溶液盡快混合完畢開始一段時間的測定時隔期為什么要短答：(1)實驗過程中，要記錄不同反應(yīng)時間時體系的電導(dǎo)率，因此兩溶液要盡快混合，且 在混合時開始按下秒表計時。(2)反應(yīng)在開始一段時間內(nèi)，體系的電導(dǎo)率下降較快，因此這段時間測定的時間間隔期要短。7為什么由dM的NaOH溶液和dM的CH WONa溶液測得的電導(dǎo)率可以認(rèn)為是畑K.答：心是反應(yīng)：CMCOOQH" NaOH CHiCOONa + C2H5OH 體系*0時的電導(dǎo)率，但是CHmCOOGHs與 NaOH混合的瞬間就已開