用準(zhǔn)一級反應(yīng)的方法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù).ppt

1、準(zhǔn)一級法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù),吉首大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,2010年12月,實驗?zāi)康?1 了解準(zhǔn)一級反應(yīng)的特點，學(xué)會用圖解法求取準(zhǔn)一級反應(yīng)速率常數(shù)。 2 用電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)，了解反應(yīng)活化能的測定方法。 3、掌握測量原理，并熟悉電導(dǎo)率儀的使用。,實驗原理,乙酸乙酯皂化反應(yīng)是個二級反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為: CH3COOC2H5+Na+OH-CH3COO-+Na+C2H5OH 若乙酸乙初始濃度很大，并且在反應(yīng)前后它的濃度變化可以忽略不計，則這樣就近似可以將這個二級反應(yīng)看做是一個一級反應(yīng)。若反應(yīng)物和NaOH的初始濃度分別為a和c，設(shè)反應(yīng)時間為t時,反應(yīng)所產(chǎn)生的和的濃度為x,若逆反

2、應(yīng)可忽略,則反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度時間的關(guān)系為: t=0 a c 0 0 t=t a-x c-x x x t= a 0 c c,實驗原理,上述二級反應(yīng)的速率方程可表示為: 因a濃度很大，故上式可用一級反應(yīng)寫為：,積分得:,顯然,只要測出反應(yīng)進程中任意時刻t時的x值,再將已知濃度c代入上式,即可得到反應(yīng)的速率常數(shù)k值.因反應(yīng)物是稀水溶液,故可假定,全部電離.則溶液中參與導(dǎo)電的離子有Na+、OH-和,等,Na+在反應(yīng)前后濃度不變,OH-的遷移率比,的大得多.隨著反,應(yīng)時間的增加,OH-不斷減少而,不斷增加,所以體系的電,導(dǎo)值不斷下降.在一定范圍內(nèi),可以認為體系電導(dǎo)值的減少量與,的濃度,x的增加量成正比

3、,即:,.(11.2),實驗原理,式中, 0和t分別是溶液起始和t時的電導(dǎo)值, 為反應(yīng)終了時的電導(dǎo)值,是比例系數(shù).將(11.3)、(11.4)代入(11.2)得:,據(jù)上式可知,只要測出0、和一組t值,據(jù)(11.5)式,由,t= c=(0 ) t=t x=(0 - t),.(11.4) .(11.3),對t作圖,應(yīng)得一直線,從其斜率即可求得速率常數(shù)k值.,.(11.5),儀器試劑,電導(dǎo)率儀(附DJS-1型鉑黑電極)1臺； 雙管電導(dǎo)池1只； 恒溫水浴1套； 停表1只； 移液管(10mL)3只；吸量管(25mL)1只；容量瓶(25mL)1個；錐形瓶（50ml） NaOH水溶液(0.0010molL-

4、1 、0.0020molL-1)；乙酸乙酯(0.10molL-1）；CH3COONa(0.0010 mol/L)；電導(dǎo)水,實驗步驟,1.調(diào)節(jié)恒溫水浴,將恒溫水浴的溫度調(diào)至(25.00.1)。,2.調(diào)節(jié)電導(dǎo)率儀,3.溶液起始電導(dǎo)率0的測定,在干燥的雙管電導(dǎo)池短管中，用移液管加入10mL，0.001molL-1的NaOH溶液混合均勻后，倒出少量溶液洗滌電導(dǎo)池和電極，然后將剩余溶液倒入電導(dǎo)池 (蓋過電極上沿約1cm)，恒溫約15min，并輕輕搖動數(shù)次，然后將電極插入溶液，測定溶液電導(dǎo)率，直至不變?yōu)橹?，此?shù)值即為0。,實驗步驟,4. 的測定 實驗測定過程不可能進行到t=,且反應(yīng)也并不完全可逆,故通常以

5、0.001 mol/L 的CH3COONa溶液的電導(dǎo)(率)值作為,測量方法與0的測量方法相同。但必須注意,每次更換測量溶液時,須用電導(dǎo)水淋洗電極和電導(dǎo)池,再用被測溶液淋洗三次。,實驗步驟,5. 反應(yīng)時電導(dǎo)率t的測定,10mL0.1molL-1的乙酸乙酯水溶液,10mL0.002molL-1的氫氧化鈉溶液,電導(dǎo)池B管,電導(dǎo)池A管,恒溫15min，將乙酸乙酯水溶液吹入氫氧化鈉溶液中。,當(dāng)乙酸乙酯液面下降到一半時，開動秒表，作為反應(yīng)的開始時間，測定溶液的電導(dǎo)率t，每隔1min測電導(dǎo)率一次，記下t和對應(yīng)的時間t，直到電導(dǎo)率基本不變?yōu)橹埂?實驗步驟,5.反應(yīng)活化能的測定 按前述各步,重新測定35度下的反

6、應(yīng)速率常數(shù),按阿侖尼烏斯(Arrhenius)公式計算乙酸乙酯皂化反應(yīng)的活化能E,實驗原始數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理,二級法所測的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理,由25下知kt*a=0.25758，所以25下 由35下知kt*a=0.43346，所以35下 所以由阿倫尼烏斯公式 得E=38.2kJ/mol 經(jīng)查文獻值為：47.3 kJ/mol 相對誤差=（38.2-47.3）/47.3*100%=19.24%,不同溫度下乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)文獻值,注意事項,1.本實驗需用電導(dǎo)水，并避免接觸空氣及灰塵雜質(zhì)落入。 2.配好的NaOH溶液要防止空氣中的CO2氣體進入。 3.乙酸乙酯溶液需臨時配制，配制時動作要迅速，以減少揮

7、發(fā)損失。 4.數(shù)據(jù)處理時應(yīng)該取靠前的幾個數(shù)據(jù)，因為反應(yīng)越往后反應(yīng)速度越慢，會影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。,思考題,1、該實驗是只將乙酸乙酯的濃度變大，那么能否只改變NaOH濃度呢？ 2、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液為濃溶液，能否用此法求值？為什么？ 3、為何本實驗要在恒溫條件下進行，而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前還要預(yù)先恒溫？,誤差分析及兩種方法比較,本實驗相對誤差仍然比較大，這是由于乙酸乙酯皂化反應(yīng)的活化能是通過不同溫度下反應(yīng)速率而求得的平均活化能，所以只用兩個溫度求得的速率常數(shù)而得到的活化能是不準(zhǔn)確的，而且在反應(yīng)過程中電導(dǎo)水中和空氣中的CO2 對實驗的影響仍不能忽略，

8、但是此相對誤差比通過二級反應(yīng)得到的相對誤差（45%）要小，而且采用準(zhǔn)一級反應(yīng)的方法可以解決強電解質(zhì)濃度與電導(dǎo)為正比例關(guān)系需要NaOH的濃度足夠低和乙酸乙脂濃度如果低了，配制濃度的誤差會影響結(jié)果的問題，因此用準(zhǔn)一級法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)是可行的。,實驗中遇到的問題和解決方法,1. 實驗過程中如何保證所需NaOH的濃度準(zhǔn)確，實驗中所需要的NaOH的濃度并不是通過容量瓶進行配置的，因為所需的濃度都是已給濃度的一半，所以只需要取相同體積的溶液加相同體積的蒸餾水就可以了，而如何保證所加的兩種液體體積相同，則靠相同的刻度的吸量管和移液管來實現(xiàn)。 2. 實驗過程中，在測電導(dǎo)的時候，由于初期電導(dǎo)率變化很大，所以時間間隔的把握應(yīng)適當(dāng)簡短（最好30s即記錄一次）。 在對所配的乙酸乙酯溶液加熱時，應(yīng)塞緊瓶塞，因為乙酸乙酯的揮發(fā)性很強，在加熱的時候更容易揮發(fā)。 為節(jié)約時間，可在人員充足的情況下同時進行25和35攝氏度下電導(dǎo)測量。 5. 在實驗中遇到k值過大（即所測的值大于0.001mol/L的CH3COONa純?nèi)芤旱碾妼?dǎo)值），所以需重新稱量配置定容標(biāo)定CH3COONa溶液。,參考文獻,1.曹楠.棗莊師專實驗中心,山東棗莊，277160.測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的原理和方法； 2.王曉菊，陳瑞戰(zhàn).長春師范學(xué)院化學(xué)系,吉林