2022年实验4-电导法测定乙酸乙酯的皂化反应速率常数.docx

精品学习资源电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数【试验目的】1学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法；2明白二级反应的特点，学会用图解运算法求二级反应的速率常数；3熟识电导仪的使用；【试验原理】1速率常数的测定乙酸乙酯皂化反应时典型的二级反应，其反应式为：CH 3 COOC2H5 NaOH = CH 3OONa C2H5OHt=0c0c000t=tctctc0 - ctc0 -ctt= 00c0c0欢迎下载精品学习资源就dc dtkc 2 ， c 为反应任一时刻的浓度；积分并整理得速率常数k 的表达式为：欢迎下载精品学习资源k1c 0cttc0c t假定此反应在稀溶液中进行，且 CH 3COONa 全部电离， 就参与导电离子有Na 、OH、CH 3COO ，而 Na 反应前后不变， OH 的迁移率远远大于CH 3COO ；随着反应的进行， OH不断减小， CH 3COO不断增加，所以体系的电导率不断下降，且体系电导率的下降和产物 CH 3COO 的浓度成正比；令 0、t 和 分别为 0、t 和时刻的电导率，就：t=t 时， c0 ct = K 0 - t K 为比例常数t 时， c0 = K 0 - 联立以上式子，整理得：t10tkc 0t欢迎下载精品学习资源可见，即已知起始浓度c0，在恒温条件下，测得0 和 t，并以 t 对0t 作图，可t欢迎下载精品学习资源得始终线，就直线斜率m1kc 0，从而求得此温度下的反应速率常数k；欢迎下载精品学习资源2活化能的测定原理：ln k 2k1Ea 11 RT1T2欢迎下载精品学习资源因此只要测出两个不同温度对应的速率常数，就可以算出反应的表观活化能；欢迎下载精品学习资源【仪器与试剂】电导率仪 1 台，铂黑电极 1 支，人形试管 2 支，直行试管 2 支，恒温槽1 台， 移液管 3支， mol/L NaOH ， mol/L CH 3COOC 2H5， 00mol/L CH 3COONa 均新奇配制 ；【试验步骤】1恒温槽中注入适量的水，调剂恒温槽的温度在25.0 ，稳固一段时间；2安装调剂好电导率仪，量程调至 2 mS·cm-1；按下校准按钮，参照电导率仪上标注的基准值进行校准电极置于空气中即可，然后打到测量档；3t 的测定在人字形试管的两侧支管中分别用移液管移入10 mL 0.0200 mol/L NaOH和10 mL 0.0200 mol/L CH 3COOC 2H5留意试管不要倾倒致使两侧溶液混合 ，用橡皮塞塞紧试管口，并置于恒温槽中恒温 10 min 左右；将 NaOH 溶液快速倾倒注入 CH 3COOC 2H 5 溶液中此时启动秒表 ，充分混合后连续置恒温槽中，并插入电极溶液必需将电极头浸没 ，从计时起 2 min 时开头读 t 值， 以后每隔 2 min 读一次，至 40 min 时电导率基本不变 可停止测量；40 的测定 在 t 的测定过程中， 另外取一支直行试管， 分别精确移取 10 mL 0.0200 mol/L NaOH 溶液和 10 mL 蒸馏水充分混合 ，置于恒温槽中恒温10 min 左右，插入电极，测定其电导率 0；5的测定 在 t 的测定过程中， 另外取一支直行试管， 移取 mol/L CH 3COONa 约 20 mL ，置于恒温槽中恒温10 min 左右，插入电极，测定其电导率；6反应活化能的测定将恒温槽温度调至35 ，恒温条件下， 用上述步骤测定 35 下的 t 值；由两个不同温度下的t 值即可求出反应的表观活化能Ea；【数据处理】1求 的反应速率常数k K，将试验数据及运算结果填入下表： 恒温温度 = 0= mS·cm-1V 乙酸乙酯mL乙酸乙酯 = mol/Ltt0 -t0tV NaOHmLNaOH= mol/Lminms·cm-1ms·cm-1t21.4180.662ms·cm-1·min -10.33141.4240.6560.16461.4070.6730.11281.3840.6960.0870101.3610.7190.0719欢迎下载精品学习资源121.3390.7410.0618141.3180.7620.0544161.2980.7820.0489181.2800.8000.0444201.2630.8170.0409221.2470.8330.0379241.2330.8470.0353261.2190.8610.0331281.2060.8740.0312301.1950.8850.0295欢迎下载精品学习资源t 对 0tt 作图，求出斜率 m，并由k1求出速率常数；mc0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源m=，k K=1/mc0=1/×00 Lm·ol-1·min-1=L/mol ·min欢迎下载精品学习资源文献参考值： k =6±1L/mol ·min2采纳同样的方法求35的反应速率常数k，并运算反应的表观活化能Ea：恒温温度 = 0= mS·cm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯 =mol/LV NaOH=10.00mLNaOH=mol/L欢迎下载精品学习资源t22.320.10ms·cm-1·min -10.050042.250.170.042562.160.260.043382.100.320.0400102.040.380.0380122.000.420.0350141.970.450.0321161.9330.4870.0304181.9080.5120.0284201.8870.5330.0267221.8750.5450.0248241.8610.5590.0233261.8490.5710.0220281.8360.5840.0209301.8270.5930.0198t mintms·cm-10 -tms·cm-10t欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源t 对0tt 作图,求出斜率 m，并由 k1mc0求出速率常数；欢迎下载精品学习资源m=，k =1/mc0=1/×00 L ·mol-1·min-1=L/mol ·min欢迎下载精品学习资源文献参考值： k308.2K=10±2L/mol ·min欢迎下载精品学习资源ln k298.15Kk308 .15KEa R1298.15K1308.15 K欢迎下载精品学习资源R lnEa1k298. 15Kk308. 15K18.314 Jm ol 1K 11ln 29.5L6.15L1m ol 1m ol 1min 1min 1欢迎下载精品学习资源298.15K308.15 K298.15K308.15K欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1.20106 Jm ol 1120 kJm ol 1欢迎下载精品学习资源【结果分析与争论】图，0t1 依据本试验中测定的数据作t -t好，这是由于乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，混合后体系温度降低， 所以在混合后的几分钟所测溶液的电导率偏低；所以上述的图是从8min 开头作出线性回来曲线，即去掉前3 个数欢迎下载精品学习资源据，提高了0t 图的线性；另外在308.15K 时，前三点的数据也有点反常，鉴于其t -t欢迎下载精品学习资源R2 比较高，且这三点并不如298.15K 时偏离得那么严峻，因此在308.15K 时的线性回来曲线并没有去掉前三点；2在本次试验结果中，k=29.5L/mol · min ，而 k=L/mol ·min ，可以看出温度越大，速 率常数越小，与理论不相符；即在298.15K 时，所测量的 m 值偏低，导致 k 偏高，导致m欢迎下载精品学习资源值偏低的缘由可能是0t 在区间0.050,0.100内所测得的 t 偏低， 在此区间内的数据t欢迎下载精品学习资源就是氢氧化钠和乙酸乙酯刚开头反应时的数据，而乙酸乙酯的皂化反应是吸热反应，可能是由于该反应吸取的热量使体系温度下降，从而使溶液内的离子热运动的速率下降，导电才能下降，导致 t 偏低，从而使 m 值偏低，最终使 k 偏高；而 k 偏大， lnk/k 偏大，从而导致 Ea 偏大；3试验中，可能引起误差的缘由有：1NaOH 与乙酸乙酯混合不够快速准时，会对结果造成较大影响；2由于试验时间较长，NaOH溶液中会溶有CO 2，使 NaOH 浓度降低；3由于配制乙酸乙酯时乙酸乙酯用量很少，使得溶液浓度误差可能较大；4皂化反应过程吸热，反应刚刚开头时体系温度可能偏低；4试验中需要留意的问题分析1 配制溶液时动作要快速，防止乙酸乙酯的挥发；2为使 NaOH 溶液与 CH 3COOC 2H 5 溶液确保混合匀称，洗耳球应快速反复抽压；3不同温度下测量初始电导率时，NaOH 溶液最好重新配制，防止CO 2 的溶入；欢迎下载精品学习资源4每次使用铂电极之前，应将电极反复冲洗，并用滤纸将水吸干；5大试管与双管反应器使用前应清洗洁净并干燥；【摸索题】1为何本试验要在恒温条件进行，而CH 3COOC 2H5 和 NaOH 溶液在混合前仍要预先恒温？答：由于反应速率k 受温度的影响大， kT+10 /k T=24 ，假设反应过程中温度变化比较大， 就测定的结果产生的误差较大；反应物在混合前就预先恒温是为了保证两者进行反应的时候是相同温度的， 防止两者温差带来温度的变化影响测定结果；因此， 本试验的关键是待测溶液肯定要充分恒温，保证其温度的精确性；2如何使用自己的试验结果验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？欢迎下载精品学习资源答：由于0t 与tt 成线性关系，即dckc 2 ，所以该反应是二级反应；dt欢迎下载精品学习资源3为什么 CH 3COOC 2H 5 和 NaOH 起始浓度必需相同，假如不同，试问怎样运算k 值？ 答：由于乙酸乙酯的皂化反应是二级反应，为了简化运算，采纳反应物起始浓度相同；假如欢迎下载精品学习资源不同，就 k=1/ta-bln·ba-x/ab-x ；挑选不同浓度的CH 3COOC 2H5 和 NaOH 溶液，测定不欢迎下载精品学习资源同浓度的反应物在相同反应条件下的反应速率；4假如乙酸乙酯和NaOH 溶液均为浓溶液，试问能否用此方法求得k值. 为什么？ 答：不能； 由于反应过程中浓溶液稀释会放出大量的热，对试验温度有影响；而且只有强电解质的稀溶液的电导率与其浓度成正比；5为什么由 mol ·dm -3 的 NaOH溶液和mol · dm -3 的 CH 3COONa溶液测得的电导率可以认为是 0、 ？答： 0 是反应： CH 3COOC2 H5 NaOH CH 3COONa C2H 5OH体系 t=0 时的电导率，但是 CH 3COOC 2H 5 与 NaOH 混合的瞬时就已开头反应， 因而混合后第一时间测的也不是 t=0 时的电导率； 依据 CH 3COOC 2H5 与 NaOH 体积和浓度都相等， 二者混合后浓度均稀释一倍， 假设忽视 CH 3COOC 2H5 的电导率，· dm-3NaOH 所测 即为 0；是上述反应 t=时的电导率，当反应完全时，CH 3COONa 的浓度和 t=0 时 NaOH 浓度相同，假设忽视C2H5OH 的电导率，· dm-3 的 CH 3COONa 所测 即为 ；欢迎下载