《电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数（5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电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一【实验目的】 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、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； 3、熟悉电导仪的使用。二【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 = CH3OONaC2H5OHt=0 0 0ococt=t c c - c - cttoctoctt= 0 0 ococ则-，积分并整理得速率常数 k 的表达式为： 速率方程式 k=。假定此反2kcdtdctot cccc t0*1应
2、在稀溶液中进行，且 CH3COONa 全部电离。则参加导电离子有 Na、OH、CH3COO, 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，CH3COO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。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。三【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）四【实验步骤】 1、调节恒温槽的温
3、度在 24.60。 2、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 25mL1.98510mol/L 乙酸乙酯溶液，塞紧试管口，并置于恒温槽中恒温。 3、安装调节好电导率仪。 4、从 1 号和 2 号试管中，分别准确移取 10mL 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。 5、 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
4、时刻作 为应的起始时间，加完全部酯后，迅速充分摇匀，并插入电导池，从计时起 2min 时开始读数， 以后每 2min 读一次，至 30min 时刻停止测量。6、反应活化能的测定：在 34.7恒温条件下，用上述步骤测定。 五【数据处理】1、求 24.60的反应速率常数 k1，将实验数据及计算结果填入下表： 恒温温度=24.60 V 乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=0.0200mol/LV（NaOH）=10.00mL NaOH=0.0200mol/L c0=0.0100mol/L =2.190o实验数据记录及处理表1：t/mint -ot( - )/tot22.0700.120.0642.00
5、00.190.047561.9500.240.0481.9100.280.035101.8700.320.032121.8300.360.03141.7900.40.028571161.7600.430.026875181.7400.450.025201.7100.480.024221.6900.50.022727241.6700.520.021667261.6500.540.020769281.6300.560.02301.6200.570.019对( - )/t作图，求出斜率toty = 18.703x + 1.26281.61.651.71.751.81.851.91.9500.0050
6、.010.0150.020.0250.030.0350.04系列1 线性 (系列1)M=18.703 解得k(297.6K)=5.347L/(mol*min)okc11恒温温度：34.7 =2.570o实验数据记录及处理表 2：t/mint -ot( - )/tot22.5300.040.0242.4500.120.0362.3700.20.03333382.3000.270.03375102.2700.30.03122.2300.340.028333142.1800.390.027857162.1400.430.026875182.1100.460.025556202.0800.490.02
7、45222.0500.520.023636242.0300.540.0225262.0100.560.021538281.9900.580.020714301.9700.60.02对( - )/t作图，求出斜率toty = 26.649x + 1.43541.9522.052.12.152.22.252.32.352.400.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04系列1 线性 (系列1)M=26.649 解得 k(307.7K)=3.75 L/(mol.min)okc12由活化能测定公式得 文献值：E =46.1kJ/mol 相对误差：a【结果分析】由上面数据可知
8、，温度在 24.6 测出的速率常数在参考值范围内，但是温度在 34.7 时测出的 速率常数与参考值差别很大，原因可能有： 反应体系控温效果不好，温度有时过高有时过低 实验过程中加入乙酸乙酯后没有充分混合就开始测定 温度读数出现误差 NaOH 溶液中有二氧化碳杂质，乙酸乙酯在空气中挥发损失六【实验注意事项】 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，因此最好在反应 8min 后开始测定和作图，实验中还需注意的问题： 1）本实验所用的蒸馏水需事先煮沸，待冷却后使用，以免溶有的C02致使NaOH溶液浓度发生变 化。 2）配好的NaOH溶液需装配碱石灰
9、吸收管，以防空气中的C02进入瓶中改变溶液浓度。 3）测定298.2K、308.2K的0时，溶液均需临时配制。 4）所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浓度必须相等。 5）CH3COOC2H5溶液须使用时临时配制，因该稀溶液会缓慢水解影响CH3COOC2H5的浓度，且水解 产物(CH3COOH)又会部分消耗NaOH。在配制溶液时，因CH3COOC2H5易挥发，称量时可预先在称量 瓶中放入少量已煮沸过的蒸馏水，且动作要迅速。 6）为使NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液确保混合均匀，需使该两溶液在叉形管中多次 来回往复。 7）不可用纸拭擦电导电极上的铂黑。七【提问与思考】 1）为何本实验
10、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， （kT+10）/kT=24，若反应过程中温度变化比较大，则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。2）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-
11、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。3） 为什么要使两溶液尽快混合完毕？开始一段时间的测定时隔期为什么要短？ 答：(1)实验过程中，要记录不同反应时间时体系的电导率，因此两溶液要尽快混合，且在混 合时开始按下秒表计时。 (2)反应在开始一段时间内，体系的电导率下降较快，因此这段时间 测定的时间间隔期要短。 4）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。5） 如果 CH3COOC2H5 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
12、能。这时体系的影响因素太多了。比如大量放热使体系温度不恒定，溶液较大的粘度对 反应也有影响。 6）.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：此法可行，在乙酸乙酯皂化反应中,参不反应物之一 OH-,且随着化学反应的进行,溶液中 OH-的浓度逐渐减小,这样溶液的 pH 值也将逐渐减小。用严格测定溶液的 pH 值的方法得到 各 个时刻溶液中 OH-的浓度,根据其变化觃律求出反应速率常数。 详细方法：酸碱反应溶液中的 OH-浓度不溶液 pH 值的关系为:C(OH-)=10(pH-14)，t 时刻溶液 的 pH 值为 (t),则此时溶液中 OH-的浓度为 ct(OH-)=10(pH-14),即 a-x=10(pH-14),则 ka=(a- 10(pH-14)/(t10(pH-14)。所以用 a-10(pH-14)对 t10(pH-14)作图,可得到一条直线,该 直线的斜率 m=ka 即 k=m/a。与电导法对比，用 pH 法求出的反应速率常数 k 值稳定,数据处理简 单。用计算机作一维线性拟合图,计算结果及线性关系均比较理想。【参考文献】 1何广平等编.物理化学实验.北京:化学工业出版社,2001. 2杨百勤.物理化学实验.北京:化学工业出版社,2007. 3傅献彩等.编物理化学(第五版).高等教育出版社,2008.
