乙酸乙酯皂化理反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)?zāi)康腄epartment

of

Chemistry掌握測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)及反應(yīng)活化能的物理方法----電導(dǎo)法；了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)用作圖法求二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)及其活化能；熟悉電導(dǎo)測(cè)量方法和電導(dǎo)率儀的使用。實(shí)驗(yàn)原理t=tC0-xC0

-xxxt=∞00C0C0乙酸乙酯皂化反應(yīng)是個(gè)典型的二級(jí)反應(yīng)。設(shè)反應(yīng)物起始濃度均為C0，經(jīng)時(shí)間t后產(chǎn)物的濃度為x。t=0

C0

C0

0

0該反應(yīng)的速率方程為：積分得： -------------（1）Department

of

Chemistry本實(shí)驗(yàn)采用電導(dǎo)法測(cè)量皂化反應(yīng)中電導(dǎo)L隨時(shí)間t的變化。設(shè)L0、Lt、L∞分別代表時(shí)間為0、t、∞時(shí)溶液的電導(dǎo)。在稀溶液下，乙酸乙醋皂化反應(yīng)，在不同反應(yīng)時(shí)刻，其電導(dǎo)率與濃度的滿足以下關(guān)系：（2）式中：α、β----與溫度、溶劑、電解質(zhì)NaOH及NaAc的性質(zhì)有關(guān)的比例常數(shù)；L0、L∞----反應(yīng)開始和終了時(shí)溶液的總電導(dǎo)率；Lt----時(shí)間t時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。Department

of

Chemistry采用電導(dǎo)率法的依據(jù)：Department

of

Chemistry（1）溶液中參與導(dǎo)電的離子只有OH-、Na+和CH3COO-，隨著反應(yīng)進(jìn)行，Na+濃度保持不變，OH-則不斷減少，而CH3COO-不斷增多，由于OH-的摩爾電導(dǎo)比離子的摩爾電導(dǎo)大得多，因此，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液電導(dǎo)不斷減少。（2）在很稀溶液中，每種強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率L與濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)率等于溶液中各電解質(zhì)電導(dǎo)率之和。由（2）式得：（3）將（3）式代入（1）得：作反應(yīng)速率常數(shù)Ｋ。Department

of

Chemistry直線關(guān)系圖，從斜率求出根據(jù)阿侖尼烏斯（Ａrrhenius)公式，反應(yīng)活化能Ｅa可由下式求出：式中：Ｋ1、Ｋ2分別為溫度Ｔ1、Ｔ2時(shí)反應(yīng)的速率常數(shù)。Department

of

Chemistry藥品儀器Department

of

Chemistry電導(dǎo)率儀；恒溫槽一套；反應(yīng)管；移液管、大試管、容量瓶等；乙酸乙醋(AR)(0.02mol/L)氫氧化鈉(AR)(0.02mol/L)；等等。恒溫槽一套（實(shí)物圖片）控溫儀電動(dòng)攪拌器接觸溫度計(jì)玻璃溫度計(jì)加熱器Department

of

Chemistry反應(yīng)管（實(shí)物圖片）混合前恒溫Department

of

Chemistry混合過程混合后測(cè)定實(shí)驗(yàn)步驟開啟恒溫槽

恒溫

調(diào)節(jié)溫度洗滌試管反應(yīng)器并烘干反應(yīng)過程的

電導(dǎo)率測(cè)定量取被測(cè)

溶液于試管反應(yīng)管測(cè)定初始

電導(dǎo)率L0配制乙酸乙醋溶液Department

of

Chemistry恒溫槽裝置Department

of

Chemistry連接好恒溫槽裝置，打開電動(dòng)攪拌器、控溫儀的開關(guān)，調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)的溫度

(以玻璃溫度計(jì)為準(zhǔn)，30℃或35℃)，加熱至恒溫。注意：加熱器的插頭，應(yīng)插在控溫儀的插孔上，不得直接插到其它電源插座上。乙酸乙酯溶液的配制乙酸乙醋溶液的濃度應(yīng)與氫氧化鈉溶液的濃度相同（均為0.02mol/L）；配制100ml0.02mol/L的乙酸乙醋，需乙酸乙醋m=0.17622g（m/M=0.1*0.02，M為乙酸乙醋的分子量88.11g/mol）；即：乙酸乙醋的體積為V=m/ρ；乙酸乙醋密度與溫度關(guān)系：式中：密度ρ的單位為g/ml;溫度t的單位為℃。Department

of

Chemistry用移液管量取20ml0.02mol/LNaOH溶液和

20ml蒸餾水放于100ml燒杯中，混均后倒入大試管中（蓋上橡皮塞）。在反應(yīng)管的小管中加入20ml0.02mol/L乙酸乙醋溶液，大管中加入20ml0.02mol/LNaOH溶液（均蓋上橡皮塞）。把它們同時(shí)放入恒溫槽中，恒溫15分鐘。Department

of

Chemistry溶液在恒溫槽中恒溫15min后，即可以進(jìn)行測(cè)定。Department

of

Chemistry電導(dǎo)率儀的量程設(shè)置在10ms檔；對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償（根據(jù)室溫）；對(duì)儀器進(jìn)行校正，把“校正測(cè)量”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“校正”處，調(diào)節(jié)

常數(shù)校正旋鈕至示值為電導(dǎo)電極

常數(shù)；把“校正測(cè)量”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于

“測(cè)量”處，即可開始測(cè)量。Department

of

Chemistry用蒸餾水沖洗電導(dǎo)電極，用濾紙吸干電極上的水，把電極插入大試管中(恒溫15min后)，測(cè)得的電導(dǎo)率即為初始電導(dǎo)率Ｌ0

。Department

of

Chemistry初始電導(dǎo)率Ｌ0的測(cè)定電導(dǎo)率Ｌt的測(cè)定：Department

of

Chemistry用蒸餾水沖洗電導(dǎo)電極，用濾紙吸干電極上的水，電極掛在架上待用。待反應(yīng)管溶液恒溫15分鐘后，混合，開始計(jì)時(shí)。插入電極，測(cè)量Ｌt的值，從計(jì)時(shí)開始每5分鐘記錄一次，30分鐘后第10分鐘記錄一次，到60分鐘為止。按照上述方法，測(cè)定30℃或35℃時(shí)的L0及Lt的數(shù)值。Department

of

Chemistry實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄Department

of

Chemistry實(shí)驗(yàn)日期：

；(1)第一次恒溫溫度：

℃；L0=

ms/cm(2)第二次恒溫溫度：℃；L0ms/cm時(shí)間(min)電導(dǎo)率Lt=時(shí)間(min)電導(dǎo)率Lt數(shù)據(jù)處理1.計(jì)算

；作

關(guān)系圖；計(jì)算直線斜率k，反應(yīng)速率常數(shù)K；求出皂化反應(yīng)的Ｅa；文獻(xiàn)值。Department

of

Chemistrytryt(min)Lt(L0-Lt)/tDepartmentof

Chemis計(jì)算(L0-Lt)/t的結(jié)果：t(min)Lt0

t(2()L第-二L

次)/恒t溫溫度(1)第一次恒溫溫度：

℃；L0=

ms/cm：

℃；L0=ms/cm(L0-Lt)/t1(L0-Lt)/tLt(ms/cm)0ABLt1Lt2(L0-Lt)/t2的關(guān)系圖第一次恒溫溫度30

℃Department

of

Chemistry(L0-Lt)/t1(L0-Lt)/tLt(ms/cm)0ABLt1Lt2(L0-Lt)/t2的關(guān)系圖第二次恒溫溫度35

℃Department

of

Chemistry直線斜率k1、k2用下式計(jì)算：反應(yīng)速率常數(shù)Ｋ1、Ｋ2用下式計(jì)算：Department

of

Chemistry皂化反應(yīng)活化能Ea用阿侖尼烏斯（Ａrrhenius)公式計(jì)算：Department

of

Chemistry乙酸乙酯皂化反應(yīng)的活化能:

Ea=27.3KJ/molDepartment

of

Chemistry實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論Department

of

Chemistry⑴結(jié)果：實(shí)測(cè)值為Ｅa=⑵計(jì)算實(shí)驗(yàn)偏差：⑶分析產(chǎn)生偏差的原因：⑷有何建議與想法？注意事項(xiàng)：Department

of

Chemistry電導(dǎo)率儀要進(jìn)行溫度補(bǔ)償及常數(shù)校正；反應(yīng)液在恒溫時(shí)都要用橡膠塞子蓋好；混合過程既要快速，又要小心謹(jǐn)慎，不要把溶液擠出反應(yīng)管；嚴(yán)格控制恒溫的溫度，因?yàn)榉磻?yīng)過程溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響很大；嚴(yán)格配制溶液的濃度，保證氫氧化鈉與乙酸乙酯的濃度相等，否則反應(yīng)速率常數(shù)計(jì)算公式將發(fā)生變化。思考題Department

of

Chemistry為什么本實(shí)驗(yàn)要在恒溫下進(jìn)行？而且氫氧化鈉與乙酸乙酯溶液混合前要預(yù)先