乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

宁波工程学院

物理化学实验报告

专业班级化本092姓名周培实验日期2011年5月19日

同组姓名郑志浩，王镇指导老师王婷婷，刘旭峰

实验名称实验九、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

一、实验目的

1、了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率系数和活化能。

2、了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率系数。

3、掌握电导率仪的使用方法。

二、实验原理

1、二级反应的动力学方程

A+B→产物

t=0a a

t=t a-x a-x

-dc A/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x)2

定积分得：k=x/[ta(a-x)]①

以x/(a-x)~t作图若所得为直线，证明是二级反应，并从直线的斜率求k。

如果知道不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2)，按阿仑乌斯方程计算出该反应的活化能Ea

Ea=ln k(T1)/k(T2)*R[T1T2/(T2-T1)]②

2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式：

CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH

t=0a a00

t=t a-x a-x x x

t=∞00a a

反应前后CH3COOC2H5和C2H5OH对电导率的影响不大，可忽略，故反应前只考虑NaOH的电大率κ，反应后只考虑CH3COONa的电导率κ。对稀溶液而言，强电解质的电导率κ与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。

有一下关系：

κ0=A1*aκ∞=A2*aκt=A1*（a-x）+A2*x

有三式得：x=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)]*a，将其代入①中

得k=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)ta]

重新排列得：κt=(κ0-κt)/kta+κ∞

因此，以κt~(κ0-κt)/t作图为一直线即为二级反应，并从直线的斜率求出κ

三、实验仪器、试剂

仪器：数学电导率仪（附电极）1台，恒温水槽1套，秒表1只。叉形电导管2只，移液管（10ml，胖肚）3根

试剂：乙酸乙酯标准溶液（0.0200mol/dm3）,NaOH标准溶液（0.0200mol/dm3）

四、实验步骤

1、调节恒温槽

调节恒温槽温度25℃。同时电导率仪提前打开预热。

2、κ0的测定：

分别取10ml蒸馏水和10ml NaOH标准溶液加到洁净。干燥的叉形管仲裁充分混匀，置于恒温槽中恒温5min。用数学电导率仪测定已恒温好的NaOH标准溶液的电导率κ0

3、κt的测定0ml CH3COOC2H5标准溶液，侧支管中加10mlNaOH标准溶导率一次，记录电导率κt及时间t。

4、调节恒温槽温度35℃，重复上述步骤测定其κ0和κt，但在测定κt时是按反应进行4min，6min，

8min，10min，12min，15min，18min,21min，24min，27min，30min时测其电导率。

五、数据记录与处理

室温：30.4℃大气压：101.10Kpa

初始浓度：C CH3COOC2H5=0.0106mol/dm3C CH3COOC2H5=0.0106mol/dm3

⑴25℃时，电导率随时间的变化

电导率随时间的变化（25℃，κ0= 2.42*103μS/cm）

t/min6912152025303540

κt/μS/cm*10-3 2.01 1.88 1.80 1.73 1.65 1.58 1.53 1.48 1.45

0.0680.060.0520.0460.0390.0340.030.0270.024 (κ0-κt)/t/

μS/cm*min*10-3

作图

由图得：该直线斜率k=12.44,截距c=1.15

因为k=1/aκ因此κ(T1)=k/a=12.44/0.0106=1173.58mol/min*dm3

=19.56mol/s*L

⑵25℃时，电导率随时间的变化

电导率随时间的变化（25℃，κ0= 2.80*103μS/cm）

t/min4681012151821242730κt/μS/cm*10-3 2.30 2.20 2.12 2.05 1.99 1.90 1.82 1.78 1.75 1.71 1.69 (κ0-κt)/t/

μS/cm*min*10-3

0.1250.1000.0850.0750.0680.0600.0540.0490.0440.0400.037作图

由图得：该直线斜率k=7.41,截距c=1.18

因为k=1/aκ因此κ(T2)=k/a=7.41/0.0106=699.06mol/min*dm3

=11.65mol/s*L

(3)活化能的计算

Ea=ln k(T1)/k(T2)*R[T1T2/(T2-T1)]

=ln （19.56/11.65）*8.3145*[298.15*308.15/(308.15-298.15)]=3.96*104J/mol =39.6KJ/mol 六、结果讨论

1、为何本实验要在恒温条件下进行，而且NaOH 溶液和CH 3COOC 2H 5溶液混合前还要预先恒温？答：因反应速度与温度有关，温度每升高10℃，反应速度约增加2~4倍，同时电导率也与温度有

关，所以实验过程中须恒温。且NaOH 溶液和CH 3COOC 2H 5溶液混合前要预先恒温，以保证反应在实验温度下进行。

2、如果NaOH 溶液和CH 3COOC 2H 5溶液的起始浓度不相等，试问应怎样计算？

答：要按)

()

(log

)(303.2x b a x a b b a t k ---=

，式中a x t ⋅--=∞)(00κκκκ（a 为两溶液中浓度较低的一个溶液浓度）

以t κ～t 作图，可得到0κ和∞κ的值，解出不同t 时的x 值，然后，就可求出k。

3、如果NaOH 溶液和CH 3COOC 2H 5溶液为浓溶液，能否用此法求κ值？为什么？

答：不能。因为只有对稀溶液，强电解质的电导率κ与其浓度成正比，才会推倒得到

t κ～(κ0-κt )/t 作图为一直线，进而求得κ值。