《复习版电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数含思考题答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复习版电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数含思考题答案（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数指导老师：李国良 【实验目的】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；了解二级反应的特点，学会用图解计算法求二级反应的速率常数；熟悉电导仪的使用。【实验原理】（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：CH3COOC2H5NaOH = CH 3OONaC 2H5OHt=0 C0 C0 0 0t=t Ct Ct C0 - Ct C0 -Ctt= 0 0 C0 C0 速率方程式 ，积分并整理得速率常数 k 的表达式为：2kcdtt0t1假定此反应在稀溶液中进行，且 CH3COONa 全部电离。则参加导电离子
2、有Na 、OH 、CH 3COO ,而 Na 反应前后不变，OH 的迁移率远远大于 CH3COO ，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 CH3COO 的浓度成正比。令 、 和 分别为 0、t 和时刻的电导率，则：0tt=t 时，C 0 Ct=K（ - ） K 为比例常数tt时，C 0= K（ - ）0联立以上式子，整理得：tkc10t可见，即已知起始浓度 C0，在恒温条件下，测得 和 ，并以 对 作图，0ttt0可得一直线，则直线斜率 ，从而求得此温度下的反应速率常数 k。0kc1m（2）活化能的测定原理： )1(k
3、ln2a12TRE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。【仪器与试剂】电导率仪 1 台 铂黑电极 1 支 大试管 5 支 恒温槽 1 台 移液管 3 支氢氧化钠溶液（1.98510 -2mol/L） 乙酸乙酯溶液（1.98510 -2mol/L）【实验步骤】调节恒温槽的温度在 26.00；在 1-3 号大试管中，依次倒入约 20mL 蒸馏水、35mL 1.98510-2mol/L 的氢氧化钠溶液和 25mL1.98510-2mol/L 乙酸乙酯溶液，塞紧试管口，并置于恒温槽中恒温。安装调节好电导率仪； 的测定：0从 1 号和 2 号试管中，分别准确移取 10mL
4、蒸馏水和 10mL 氢氧化钠溶液注入 4 号试管中摇匀，至于恒温槽中恒温，插入电导池，测定其电导率 ；0 的测定： t从 2 号试管中准确移取 10mL 氢氧化钠溶液注入 5 号试管中至于恒温槽中恒温，再从3 号试管中准确移取 10mL 乙酸乙酯溶液也注入 5 号试管中，当注入 5mL 时启动秒表，用此时刻作为反应的起始时间，加完全部酯后，迅速充分摇匀，并插入电导池，从计时起2min 时开始读 值，以后每隔 2min 读一次，至 30min 时可停止测量。t反应活化能的测定： 在 35恒温条件下，用上述步骤测定 值。t【数据处理】求 26的反应速率常数 k1，将实验数据及计算结果填入下表：恒温
5、温度=28.00 =2.29mscm-10V 乙酸乙酯 =10.00mL 乙酸乙酯=1.985010 -2mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=1.985010-2mol/Lc0=0.51.985010-2mol/L实验数据记录及处理表 1：t/min /mscm-1t（ - ）/ mscm -0t1/ mscm-t01min-12 1.847 0.443 0.2224 1.748 0.542 0.1366 1.643 0.647 0.1088 1.562 0.728 0.09110 1.497 0.793 0.07912 1.442 0.848 0.07114 1.392 0.89
6、8 0.06416 1.348 0.942 0.05918 1.309 0.981 0.05520 1.273 1.017 0.05122 1.241 1.049 0.04824 1.213 1.077 0.04526 1.187 1.103 0.04228 1.164 1.126 0.04030 1.142 1.148 0.038图 1： - ：tt00. 0.50.10.150.20.251.21.3.41.5.61.7.81.9t /ms/c-1 t)/ /ms/c-1t=1.08-4.15(t)/R.9236数据处理： 对 作图,求出斜率 m，并由 求出速率常数tt00kcm=4.15
7、，k 1=1/(mc0)=1/(4.15*1.9850*0.5*10-2)molL-1min=24.3L/(molmin)文献参考值：k（298.2K）=（61）L/(molmin)采用同样的方法求 35的反应速率常数 k2，计算反应的表观活化能 Ea：a、35的反应速率常数 k2恒温温度=35.00 =2.63mscm-10V 乙酸乙酯 =10.00mL 乙酸乙酯=1.985010 -2mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=1.985010-2mol/Lc0=0.51.985010-2mol/L实验数据记录及处理表 2：t/min /mscm-1t（ - ）/ mscm -10t/
8、 mscm-t01min-12 1.79 0.84 0.420 4 1.65 0.98 0.245 6 1.51 1.12 0.187 8 1.41 1.22 0.153 10 1.33 1.3 0.130 12 1.27 1.36 0.113 14 1.22 1.41 0.101 16 1.17 1.46 0.091 18 1.14 1.49 0.083 20 1.11 1.52 0.076 22 1.08 1.55 0.070 24 1.06 1.57 0.065 26 1.04 1.59 0.061 28 1.02 1.61 0.058 30 1.01 1.62 0.054 图 2： -
9、 ：tt00.0.50.10.150.20.250.30.350.40.451.01.21.41.61.8 t=0.96+2.34(t)/R.45t)/ /ms/c-1t /ms/c-1m=2.34，k 1=1/(mc0)=1/(2.34*1.9850*0.5*10-2)molL-1min=43.1L/(molmin)文献参考值：k（308.2K）=（102）L/(molmin)b计算反应的表观活化能：k 1/k2=m2/m1ln(k 2/k1)=Ea/R(1/T1-1/T2) ln(m1/m2)=Ea/R(1/T1-1/T2)Ea=Rln(m 1/m2)T1T2/(T2-T1)=8.314l
10、n（4.15 2.34）308299(308299)J/mol=48.7kJ/mol文献值：Ea=46.1kJ/mol相对误差：（48.7-46.1）46.1 100%=5.64%【结果分析与讨论】根据本实验中测定的数据作 - 图，图形为抛物线并非直线：乙酸乙酯皂tt0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。如果从 6min 开始测定，即去掉前两个数据，重新作图，则 - 图线性提高了。以tt026.0数据为例作图对比：去点前：0. 0.50.10.150.20.251.21.3.41.5.61.7.81.9t /ms/c-1 t)/ ms/c-1t=1.
11、08-4.15(t)/R.9236去点后： 0.30.40.50.60.70.80.90.10.11.1.21.31.41.51.61.7 t=0.8+7.50(t)/R.94t /ms/c- t)/ /ms/c-1作 - 图得斜率 m，根据 m 求出 k 值约为文献值的 4 倍：tt026.0：m=4.15，k 1=1/(mc0)=1/(4.15*1.9850*0.5*10-2)molL-1min=24.3L/(molmin)文献参考值：k（298.2K）=（61）L/(molmin)35.0：m=2.34，k 1=1/(mc0)=1/(2.34*1.9850*0.5*10-2)molL-1
12、min=43.1L/(molmin)文献参考值：k（308.2K）=（102）L/(molmin)分析原因：实验过程中加入乙酸乙酯后没有充分混合就开始测定，由于电导率仪处于主要是乙酸乙酯的环境氛围内，所以测定的 t 偏小，而 值偏大，则作图所得斜率t0偏小。由于实验过程中，加入乙酸乙酯的操作及插放电导率仪的操作都由我完成的，所以在不同温度下所测定的数据都出现的相同程度的负偏差。【提问与思考】为何本实验要在恒温条件进行，而 CH3COOC2H5 和 NaOH 溶液在混合前还要预先恒温？答：因为反应速率 k 受温度的影响大， （k T+10）/k T=24，若反应过程中温度变化比较大，则测定的结果
13、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。为什么 CH3COOC2H5 和 NaOH 起始浓度必须相同，如果不同，试问怎样计算 k 值？如何从实验结果来验证乙酸乙酯反应为二级反应？答：因为乙酸乙酯的皂化反应是二级反应，为了简化计算，采用反应物起始浓度相同。如果不同，则 k=1/t(a-b)lnb(a-x)/a(b-x)。选择不同浓度的 CH3COOC2H5 和 NaOH 溶液，测定不同浓度的反应物在相同反应条件下的反应速率。有人提出采用 pH 法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，此法可行吗？为什么？答：可以。CH 3C
14、OOC2H5OH =CH3COO C 2H5OH，反应速率方程为：v=dx/dt=k(a-x)(b-x)，当起始浓度相同（a=b） ，对该式积分简化得：k=x/ta(a-x) 。设 t 时刻溶液的 pH 值为 （t） ，则此时溶液 OH-的浓度为 ct（OH-） =10（pH-14 ） ，即 a-x=10（pH-14 ） ，ka=a-10（pH-14） /t10（pH-14） ，用 a-10（pH-14） 对t 10（ pH-14） 作图，可得一条直线，该直线的斜率 m=ka，即 k=m/a。为什么要将电导率仪的温度旋钮选为“25”？答：测量值就是待测液在实际温度下未经补偿的原始电导率值。2 反应分子数与反应级数是两个完全不同的概念，反应级数只能通过实验来确定。试问如何从实验结果来验证乙酸乙酯为二级反应? 答：保证实验条件完全相同的情况下，采用不同浓度的 CH3COOC2H5 和 NaOH 进行实验，比较实验的反应速率常数来证明乙酸乙酯皂化反应为二级反应。3 乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，试问在实验过程中如何处置这一影响而使实验得到较好的结果？答：实验采用稀溶液在超级恒温水浴中进行，并反应前水浴槽恒温 10 分钟才进行实验，NaOH 和 CH3COOC2H5 溶液在混合前
