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1、实验四 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一 、目的要求1.用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率2.学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能3.学会使用电导率仪和恒温水浴二、 基本原理1 乙酸乙酯皂化是一个二级反应，其反应式为 CH3COOC2H5+Na+OH-CH3COO-+Na+C2H5OH在反应过程中，各物质的浓度随时间改变。某一时刻的OH-离子浓度，可以用标准酸滴定，也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。以电导率仪测定溶液的电导率值 随时间的变化关系，可以监测反应的进程，进而可以求算反应的速率常数。反二级反应的速率与应物的浓度有关。方便起见，设计实验时应物的浓
2、度均采用a作为起始浓度。当反应时间为t时，反应所生成的CH3COO-和C2H5OH的浓度为x，则CH3COOC2H5和NaOH的浓度为(a-x)。设逆反应可以忽略，则有CH3COOC2H5 CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH t=0 c c 0 0 t=t a-x a-x x x t 0 0 c a二级反应的速率方程可表示为 (1)积分得 (2)起始浓度a为已知，因此只要由实验测得不同时间t时的x值，以 对t作图，应得一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。 由于反应是在稀水溶液中进行的，因此可以假定CH3COONa全部电离。溶液中参与导电的离子有Na+，OH-
3、和CH3COO-等，而Na+在反应前后浓度不变，OH-的迁移率比CH3COO-大得多。随反应时间的增加，OH-不断减少，而CH3COO-不断增加，所以体系的电导值不断下降。在一定范围内可以认为体系的电导值减少量和CH3COONa的浓度x的增加量成正比，即 t=t时, x=(0-t) (3) t=时，a=(0-) (4)式中0和t分别为起始和t时的电导值， 为反应终了时的电导值，为比例常数。将（3），（4）代入（2）得 0-tt-=akt (5)从直线方程（5）知，只要测定出0，以及一组值以后，利用（0-t）（t-）对t作图，应的一直线，由斜率即可求得反应的速率常数k，k的单位为min-1.mo
4、l-1. dm3。由电导与电导率的关系式:G= 代入(5)式得: （6）本实验可以不测，通过实验测定不同时间溶液的电导率t和起始溶液的电导率0，以t对 作图，也得一直线，从直线的斜率也可求出反应速率数k值。在不同温度T1、T2时测出反应速率常数K (T1),K(T2),则由阿伦尼乌斯公式求酸反应的活化能。三 仪器 试剂DDSJ-308A型电导率仪 1套 秒表 1只恒温水浴 1套 0.0200mol/dm3 NaOH(新鲜配制)双管电导池 1套 0.0200mol/dm3 CH3COOC2H5(新鲜配制) 移液管 2只四 实验步骤 1 .启动恒温水浴，调至所需温度。恒温水浴的构造和使用方法可参阅
5、实验一。 2.电导率仪的调节 本实验可采用DDSJ-308A型电导率仪。DDSJ-308A型电导率仪是一台智能型的实验室常规分析仪器，它适用于实验室精确测量水溶液的电导率及温度、总溶解固体量（TDS）及温度，也可以测量纯水的纯度与温度，以及海水淡化处理中的含盐量的测定。对常数1.0、10类型的电图1 电导率仪正面图导电极有“光亮”和“铂黑”两种形式。电导电极出厂时，每支电极都标有一定的电极常数。用 户需将次值输入仪器。例如：电导电极常数为0.98，则具体操作如下：在电导率测量状态下，按“电极常数”键，仪器显示很多字，其中“选择”指选择电极常数档次，“调节”指调节当前档次下的电极常数值。当电导率
6、时，必须采用电极常数为10的电极，。 电源插座接通通用电器源的电源，仪器可以进行正常操作。按下“ON/OFF”键，仪器将显示厂标、仪器型号、名称，即“DDSJ-308A型电导率仪”。几秒后，仪器自动进入测量工作状态，此时仪器采用的参数为用户最新设置的参数。如果用户不需要改变参数，则无需进行任何操作，即可直接进行测量。测量结束后，按“ON/OFF”键，仪器关机。如果需要改变参数（如改变电极常数，改变测定模式），可通过仪器提示进行参数改变。 3. 和的测量（两个不同温度25和30下）采用双管电导池，其装置如图二。先将铂黑电极取出，浸入电导水中。取下橡皮塞，将双管电导池洗净烘干，加入适量0.0100
7、mol/dm3 NaOH溶液，再将铂黑电极取出，用相同浓度的NaOH溶液淋洗。按图二组装电导池，置于恒温水浴10min。接上电导率仪，按实验步骤3，测量溶液的电导率值，每隔2min读一次数据，读三次取平均值。以0.0100mol/dm3CH3COONa溶液的电导率值作为反应结束后，倾去反应物，洗净电导池，重新测量 。 如果与反应前的电导率值基本一致，可终止实验。本实验中可以不测。4. 的测量（两个不同温度25和30下） 双管电导池和电极的处理方法同前，安装后置于恒温水浴内，然后用移液管吸取10ml 0.0200mol/dm3 NaOH注入A管，用移液管吸取10ml0.0200mol/dm3 C
8、H3COOC2H5注入B管，置于恒温水浴10min，用吸耳球将CH3COOC2H5压入A管。注入一半时，记录时间。反复压几次，使溶液混合均匀，并立即开始测量其电导值，每隔2 min 读一次数据，直至电导值变化不大时（一般反应时间为45 min 至 1 h ）,可停止测量。图2 双管电导池示意图 反应结束后，倾去反应物，洗净电导池，将铂黑电极侵入电导水中。五 数据处理1.数据记录：初始浓度_，室温_2. 25时，10ml 水 + 10ml NaOH(0.02M) 的平均电导率: =_ -1cm-1 10ml 乙酸乙酯(0.02M) + 10ml NaOH(0.02M) 3691215202530
9、35405060 3. 35时，10ml 水 + 10ml NaOH(0.02M) 的平均电导率: =_ -1cm-1 10ml 乙酸乙酯(0.02M) + 10ml NaOH(0.02M)369121520253035405060 4. 反应活化能的计算 如果反应时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测定另一温度下的反应速度常数k值，用阿仑尼乌斯（Arrhenius）公式，计算反应活化能和反应半衰期。 (7)式中k1，k2 分别为温度T1,T2时测的反应速率常数，R为气体常数，E为反应的活化能。5.参考文献值进行误差分析。实验要求：对 图现行良好。 1 文献值21：C(CH3COOC2H5)
10、/mol.dm-3C(OH-) /mol.dm-3 t / (0C)k/ dm3mol-.1s- 1k/ dm3mol-.1min- 1E/ kcal.mol-1文献 0.01 0.02 0 10 198.6510-32.3510-25.0310-20.5191.413.0214.63 0.21 0.023 256.854 lg(k/ dm3mol-.1min- 1)=-1780/(T/K+0.00754T/K+4.535文献值3： 六、问题讨论1. 实验关键点为避免溶于水中的CO2引起NaOH浓度的变化，要用无CO2（通常先煮沸）的冷却蒸馏水。反应物NaOH和CH3COOC2H5的浓度相同，可确定为2A级反应；否则便是A-B级反应。乙酸乙酯皂化反应是吸热反应，混合后最初几分钟测值偏低，故第1点应5min之后。温度对实验数据的影响大，须待被测体系恒温10min，否则会引起始时温度的不恒定而使电导偏低或偏高，导致实验作图线性不佳。2. 为何本实验要在恒温条件下进行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？解：反应的速率常数有关于反应物本身之外还有关于体系温度、反应物浓度、反应器等，因此实验要在恒温
