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1、1乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定一.实验目的1 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速度常数和活化能。2 通过实验了解二级反应的特点，学习二级反应动力学参数的求解方法。3 掌握测量原理，并熟悉电导率仪的使用。二.实验原理:乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH设时间 t 时生成物的浓度为 x，则反应动力学方程式为（1）)(=xbakdt其中 k 为反应速度常数。当 a=b 时， （ 2）)(xkt积分得 （3）由实验测得不同 t 时的 x 值则可算出不同 t 时的 k 值，若 k 为常数，则证明是二级反应。通常，以 x/(a-x)t 作图，若
2、所得为直线，证明为二级反应，并可从直线斜率求出 k。可由电导法测定不同 t 时的 x 值。根据：对于稀溶液，强电解质的电导率 与其浓度成正比，溶液的总电导率等于组成溶液的电解质的电导率之和。在本实验反应物中只有 NaOH 是强电解质，生成物只有 CH3COONa 是强电解质，而氢氧根离子的电导率比乙酸根的电导率大得多，因此，随着反应的进行，氢氧根离子的浓度不断减小，溶液的电导率也就随之下降。假设 A1、A 2 分别为 OH-和 CH3COO-的浓度和电导关系的比例常数，那么有以下关系式：0=A1a (4)=A2a (5)t=A1(a-x)+ A2x (6)从（4）-（6）式可以推导得到x=a(
3、0-t)/ ( -t) (7)2(7)式代入（3）中得： （8）(其中 0， t， 表示反应时间为 0，t，)。以 t 对( 0-t)/t 作图，应得一直线，从斜率可以求得 k。根据阿伦尼乌斯方程从两个温度 T1，T 2 下的反应速度常数，可求得反应的表观活化能 Ea。（8）三.实验仪器与药品:仪器: DDS11A 型电导率仪一台；无纸记录仪一台；恒温水浴一套；DJS1 型电导电极一只；双管反应器两个大试管一个；100 毫升容量瓶一个； 20 毫升移液管三支；0.5 毫升刻度移液管一支。药品: 0.0200M NaOH 溶液；分析纯乙酸乙酯；新鲜去离子水或蒸馏水。四.实验步骤:1) 熟悉电导率
4、仪的使用。调节表头零点，将“校正、测量”开关打到校正位置，打开电源，预热数分钟，将电极常数调节旋纽调节到配套电极的相应位置，将“高周、低周”开关打到高周，仪表稳定后，旋动调整旋纽，使指针满刻度，然后将“校正、测量”开关打到测量位置，选择合适的量程，即可用来测定溶液的电导率。2) 制成 0.0200M 乙酸乙酯溶液。将 0.20 毫升（根据计算结果确定）乙酸乙酯稀释至100 毫升。注意容量瓶中预先加入 60-70 毫升的去离子水，再用移液管将乙酸乙酯加入其中并稀释至刻度。3) 恒温水浴调至 300C，将洁净干燥的双管反应器置于恒温水浴中，将 20ml 0.0200M乙酸乙酯溶液加入粗管，洗并擦净
5、电极放入粗管。4) 将 20ml 0.0200M NaOH 溶液放入细管管，恒温 10 分钟，记录仪开始记录。5) 用吸耳球通过细管塞子上的小管迅速抽压两次将溶液迅速混合，25 分钟后停止记录，保存数据，在计算机上从相应的曲线上读取 1015 个点。6) 重复以上步骤，测定 35时的 t。7) 注意每次测完后都要马上洗净双管反应器去烘干以备下一步反应。电极每次用完后都要洗净擦干。3五.数据记录及处理:1 将记录曲线外推到 t=0 时，求得 0 值。从表 1、表 2 可见，30 oC, 0=6.92；35 oC, 0=7.41。2 在记录曲线上选取 1015 个点，以 t 对( 0-t)/t 作
6、图，由所得直线的斜率求 k。表 1. 反应温度 30oC 条件下不同时间反应体系的电导率温度 30oCNo t/s t (0 -t)*1000/t1 0 6.922 68 6.66 3.8243 115 6.51 3.5654 174 6.34 3.3335 236 6.18 3.1366 375 5.89 2.7477 449 5.75 2.6068 519 5.64 2.4669 603 5.51 2.33810 679 5.41 2.22411 757 5.31 2.12712 851 5.22 1.99813 953 5.12 1.88914 1052 5.04 1.787表 2. 反
7、应温度 35oC 条件下不同时间反应体系的电导率温度 35 oCNo t/s t (0 -t)*1000/t1 0 7.412 103 6.97 4.2723 170 6.76 3.8244 238 6.58 3.4875 309 6.41 3.2366 377 6.27 3.0247 440 6.16 2.8418 522 6.03 2.6449 604 5.92 2.46710 690 5.82 2.30411 812 5.69 2.11812 905 5.6 213 1004 5.51 1.89214 1076 5.46 1.8124图 1. t(0-t)/t 图3 由 30.00C 与
8、 35.00C 两个温度下所测的 k 值求表观活化能No T k（ L mol-1 Sec-1） Ea(kJ/mol)1 303.15 0.1224 41.02 308.15 0.1594文献值： Ea= 45.1 k J/mol 25.00C k=6.47（L mol-1 min-1）=0.1078（L mol -1 Sec-1）胡英主编，物理化学（上），高等教育出版社，1999 年， p316六.思考题1. 为什么乙酸乙酯与氢氧化钠溶液必须足够稀？因为在稀溶液中，每种强电解质的电导率，与其浓度成正比，所以可以用测电导率的方法来测定反应过程中反应物浓度的变化。2. 被测溶液的电导主要是哪些离
9、子的贡献？被测溶液的电导主要是钠离子、氢氧根离子和乙酸根作的贡献。3. 为什么用洗耳球压溶液混合要反复两次，而且动作要迅速？实验要求反应液要混合均匀，因此要反复地压两次来使溶液混合均匀。动作迅速是为了避免记时的误差。4. 为什么可以用记录纸的格子数代替电导率计算反应速度常数？由于电导率的大小与实验中的记录仪的格子数目成正比，且 x=a(0-t)/ ( -t), 即转化率值与电导率的单位无关，因此可以用记录仪的格子数来代替电导率仪的读数。5. 反应溶液在空气中放置时间太长对结果有什么影响？会影响反应物初始浓度的准确性。若乙酸乙酯溶液在空气中放置时间太长会使乙酸乙酯挥发，另外氢氧化钠溶液则有可能吸收空气中的二氧化碳而变质。6. 要确定 可采用哪些方法？由公式（8）可知，由 t 对( 0-t)/t 作图得到一条直线，截距为 。测定相同浓度醋酸钠的电导率。测定乙酸乙酯和氢氧化钠长时间反应后的电导率值。
