乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定.pdf

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1、宁波工程学院物理化学实验报告实验名称乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定一、实验目的实验目的1.了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数和活化能；2.了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数；3.掌握电导率仪的使用方法。二、二、实验原理实验原理1.二级反应动力学方程A+B 产物t=0aat=ta-xa-x-dcA/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x)(2.9.1)定积分得：kt=x/a(a-x)(2.9.2)以 x/(a-x)对 t 作图，若所得为一直线，证明是二级反应，由斜率即可求出反应速率常数k 值如果知道不同温度下的速率常数 k(T1)和 k(T2)，按阿仑尼乌斯方

2、程计算出该反应的活化能Ea。Ea=ln(k(T2)/k(T1)R T1 T2/（T2-T1）(2.9.3)2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：CH3COOC2H5+NaOH CH3COONa+C2H5OHt=0aa00t=ta-xa-xxxt00aa0=A1a=A2at=A1(a-x)+A2x由上三式得：x=(0-t)a/(0-)，代入式(2.9.2)，得=(0-t)/ta(t-)(2.9.4)重新排列得：t=(0-t)/kat+(2.9.5)因此，以 t对(0-t)/t 作图为一直线即为二级反应，由斜率即可求出反应速率常数k 值；由两个不同温度下测得的速率常数k(T1)和 k(T2)，

3、按式(2.9.3)计算出该反应的活化能Ea。三、三、仪器和试剂仪器和试剂1.仪器：数字电导率仪 1 台，恒温水槽 1 套，叉形电导管 2 只，移液管（10ml，胖肚）3 根；2.药品：乙酸乙酯标准溶液（0.0212 moldm-3），NaOH 标准溶液（0.0212 moldm-3）。四、四、实验步骤实验步骤1 调节恒温槽调节温度为 25，同时电导率仪提前打开预热。2 0的测定分别取 10ml 蒸馏水和 10ml NaOH 标准溶液，加到洁净干燥的叉形管中充分混匀，然后将其置于 25恒温槽中，恒温 5min，并接上电导率仪，测其电导率值0。3 t的测定在另一支叉形管的直支管中加 10ml CH

4、3COOC2H5标准溶液，侧支管中加 10mlNaOH 标准溶液，放入 25恒温 5min 后，将其混合均匀并立即记时，同时用该溶液冲洗电极三次，开始测量其电导率值（由于反应为吸热反应，开始时会有所降低，因此一般从第 6min 开始读数）当反应进行6min，9min，12min，15min，20min，25min，30min，35min，40min 时各测电导率一次，记录电导率t及时间 t。反应结束后，倾去反应液，洗净电导池及电极，将铂黑电极浸入蒸馏水中。4 调节恒温槽温度为 35，重复上述步骤测定其0和 t，但在测定时是按照进行4min，6min，8min，10min，12min，15min

5、，18min，21min，24 min，27min，30min 时测其电导率。五、五、数据记录与处理数据记录与处理室温：24.9大气压力：100.46 kPa初始浓度：C CH3COOC2H5=0.0212 moldm-3C NaOH=0.0212moldm-3表一 电导率随时间的变化（25，0=2372uScm-1）t/mint/uScm-1(0-t)/t/uScm-1min-1691215202530354018031631151294.8382.3314201307122611651118108271.6763.4753.2545.8440.2335.8332.25表二 电导率随时间的变

6、化（35，0=2764uScm-1）t/mint/uScm-1(0-t)/t/uScm-1min-146810121518212427302038183517101618154114541388133712981266124018215513211510287.376.467.961.155.550.8由两幅图中易得 25时直线斜率 k1=11.35008，35时直线斜率 k2=5.95047，则 k(T1)=1/(k1C CH3COOC2H5)=1(11.350080.0212)=4.16；k(T2)=1(5.950470.0212)=7.93根据式(2.9.3)，Ea=ln(k(T2)/k

7、(T1)R T1 T2/（T2-T1）得:Ea=ln(7.934.16)8.314 298.15 308.1510=49.28 kJ/mol六、注意事项六、注意事项(1)乙酸乙酯溶液和 NaOH 溶液浓度必须相同。(2)由于乙酸乙酯易挥发，故称量时应在称量瓶中准确称取，并需动作迅速。(3)乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。(4)在测定 0时，所用的蒸馏水最好先煮沸，以除去二氧化碳；25和 35的 0测定中，溶液须更换。七、结果与讨论七、结果与讨论1、实验所测得的乙酸乙酯皂化反应在25和 35时的速率常数分别为：(298.15)=4.16(mol*m)*S(308.15)

8、=4.16(mol*m)*S-3-3-1-1-1-1该反应的活化能为 Ea=49.28 kJ/mol2.误差分析在该实验过程中，存在仪器本身的误差，也存在移液过程中造成的误差，同时还存在数据处理方面产生的误差。误差具体来源可能有：（1）、没有严格按照实验步骤进行。（2）、电导池未清洗干净。（3）、移液过程中，液体与移液管的刻度线不水平。八、思考题八、思考题1、为何本实验要在恒温条件下进行，而且NaOH 溶液和 CH3COOC2H5溶液混合前还要预先恒温？答：a、因为反应速率与温度有关，温度每升高 10，反应速率约增加 24 倍。同时电导值也与温度有关，所以实验过程中须恒温。b、NaOH 和 C

9、H3COOC2H5溶液混合前要预先恒温，以确保反应在实验温度下进行。2、如果 NaOH 溶液和 CH3COOC2H5溶液的起始浓度不相等，试问应怎么计算？tb(a x)1答：需按k计算 k 值。式中 x0lna(a 为两溶液中浓度较低的t(a b)a(b x)0一个溶液的浓度)。X 的表达式推导如下：设 NaOH 的起始浓度为 a，CH3COOC2H5起始浓度为 b，且 ab，则有：NaOH CH3COOC2H5CH3COONaC2H5OHt0ab00ttaxbxxxt0baaa又因为强电解质稀溶液的电导率与其浓度成正比，故有:0A1a；A2 a；tA1(ax)A2 xA1、A2是与温度、溶剂、电解质NaOH 及 CH3COONa 的性质有关的比例常数。t联立上述三个式子，可得出：x0a03、如果 NaOH 溶液和 CH3COOC2H5溶液为浓度，能否用此法求k 值？为什么？答：不能。因为在推导时，前提条件是强电解质的稀溶液，只有溶液浓度足够稀时，才能保证浓度与电导有正比关系。一般NaOH 和 CH3COOC2H5溶液的浓度为 0.0200 mol dm3为宜，若浓度过低，则因电导变化太小，测量误差大。