乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

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1、西安交通大学实验报告课程：物理化学实验系别：专业班号：组别：实验日期：2015 年 4 月 25 日姓名：学号：交报告日期：2015 年 5 月 3 日同组者：实验名称：乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定一、实验目的1. 了解测定化学反应速率常数的一种物理方法电导法。2. 测定乙酸乙酯皂化反应(二级反应)的速率常数。3. 掌握电导率仪和恒温槽的使用方法。二、实验原理乙酸乙酯的皂化反应方程式如下：CH COOC H + NaOH T CH COONa + C H OH325325初始浓度ab00t时间后的浓度a-xb-xxx这是个二级反应，其反应速率可用CH COONa浓度随时间的变化率来表示，即3

2、dx=k (a - x)(b - x) dt上式中，a和b分别表示反应物乙酸乙酯和氢氧化钠的初始浓度；x表示反应t时间后产 物CH COONa的浓度；k代表实验温度下的反应速率常数。3若两种反应物的初始浓度相同，即a = b = c ，则上式经过积分整理可得：01 c - ck =- 0t -c c0上式中，c为反应t时间后反应物的浓度，即c = c - x,故x = c -c。00溶液的导电能力可用电导率来表示。在稀溶液中，电导率K与电解质的浓度c成正比, 确切地讲是与离子的浓度成正比，即k =K - c此处，比例系数K与溶质的本性及温度有关。由 k =K - c 和 k =c cf推导可得

3、c1k = t k - c0k k0 t + ktg式中，k、k和k分别表示，o时刻、t时刻和反应完全时的电导率。0 tg1 k k根据K =- 0 t +K，用k对(K K )/1作图可以得到一条直线，其斜率为t k c t g t o t01/ (k-c )。因为反应物的初始浓度c是已知的，因此由直线的斜率即可求得反应速率常 00数 k 。三、仪器和药品DDS-IIC型电导率仪、DJS-1型铂黑电极(即电导池)、混合反应器、秒表、洗耳球、大试管1 个、 1omL 移液管 3 个、 o.o2mol/L 乙酸乙酯溶液、 o.o2mol/LNaOH 溶液。四、实验步骤1启动恒温槽，把温度设定在3

4、0C。2. 于一个大试管中，分别用移液管加入10mL蒸馏水和10mL浓度为0.02mol/L的NaOH溶液。混合均匀后将其置于超级恒温槽内恒温。3. 固定混合反应器，用移液管往b管中加入10mL0.02mol/LNaOH溶液。用另一只移液管往 a管中加入10mL0.02mol/L乙酸乙酯溶液。把混合反应器也置于超级恒温槽中恒温。4. 测定放置的已恒温约10min的NaOH溶液的电导率，此即K。05从大试管中把电极取出，并用蒸馏水冲洗，然后用滤纸吸干后将其插入b管中，准备测定不同时刻反应混合物系的电导率K。t6把超级恒温槽的控制温度调至40 C，然后重复上述操作。五、数据记录与处理1.实验温度3

5、0C反应物初始浓度c二0.01mol - L10反应开始时K =2310卩S - cm-10反应时间t / min电导率k /(pS-cm-i)tk -k 01pS - cm-i(k -k )/10tpS - cm-i - min-i2213018090.004200031077.506189741368.838180550563.1310176055055.0014164566547.5018156374741.5022148582537.5026142188934.1930138192930.9734134796328.32381305100526.45421262104824.95461

6、246106423.13501230108021.60541217109320.24581188112219.34601179113118.85反应开始时K =2770pS -cm-10反应时间 t /min电导率k /(pS-cm-i)tk -k0LpS - cm-i(k -k )/10tpS - cm-i - min-i22480290145.0042270500125.0062110660110.008199877296.5010189887287.2014177799370.93181699107159.502.实验温度40C反应物初始浓度c0 = 0.1沏-厶122263034381

7、63815981558152915021132117212121241126842461484146612861304505414511437131913335814261344601423134751.4545.0840.4036.5033.3730.6228.3526.3824.6923.1722.453结合不同温度下的实验数据，画出K -(K -K )/1曲线，并从所得直线的斜率求不同t 0 t温度下的反应速率常数k。然后根据不同温度下的反应速率常数求该反应的活化能。01故，k =k - c 13.749 x 0.01x0=7.273 。01故，k =k - c 8.2666 x 0.0

8、1x0=12.10。(3)由上述结果可知：k该反应的活化能E = R -ln 2 ak11 221=8.314xln12.10 x 303X313 = 40.1kJmol-17.273 313 303经查得，E=47.3kJ mol-1,a标准则相对误差=47.3-40.147.3=15.2% 。六、思考题1.为什么本实验中可以通过电导率的测定来反映反应过程中物质浓度的变化？答：因为在稀溶液中，电导率K与电解质的浓度c成正比，确切地讲是与离子的浓度成正 比，即 k =K - c。2此实验中，如果反应物的浓度都较大，还能否用此法求得反应速率常数k，为什么？ 答：不能，因为电导率K与离子浓度的正比关系只在稀溶液中才能成立。3.本实验中可能引起误差的主要因素有哪些？ 答：实验时，反应温度并未与恒温槽的温度相一致；在用洗耳球吹液体时，吹入的二氧化 碳与 NaOH 反应；人工计时读数不准确等因素。4.为什么在反应过程中还要断断续续地用洗耳球进行混合搅拌。 答：防止反应体系中的反应物未反应完全，并使反应体系中各个部分的离子浓度达到一致 使测量更准确。