乙酸乙酯皂化反应的速率常数

实验六 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

一、实验目的

1. 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数；

2. 了解二级反应的特点，学会应用图解法求二级反应速率常数；

3. 通过不同温度下测量速率常数，培养学生解决实验实际问题的能力和使用计算机软件来处理问题的能力。

二、预习要求

1. 了解速率常数随温度的变化关系以及二级反应的特点；

2. 掌握活化能的概念及计算方法；

3. 正确使用电导率仪。

三、实验原理

乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应：

CH 3COOC 2H 5 + OH －—→CH 3COO －+ C 2H 5OH

其反应速度可用下式表示：

t x d d =k 2()c x - 积分得 kt =()

x c c x - 随着皂化反应的进行，溶液中导电能力强的OH -逐渐被导电能力弱的CH 3COO -所取代，溶液导电能力逐渐降低。

本实验用电导率仪跟踪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，从而达到跟踪反应物浓度随时间变化的目的。

设G 0、G t 、G ∞分别表示反应起始时、反应时间t 时、反应终了时的电导，

则 t=t x = β（G 0 - G t ）

t=∞ c =β（G t - G ∞）

kt =0()()t t G G x c c x c G G ∞-=-- 或者0()

t t G G ckt G G ∞-=- 由于电导率与电导成正比（κ=G ⋅K cell ）代人上式得，

o t t κκκκ∞--=ckt 由上式可看出，作

o t t κκκκ∞

--～t 图，得一直线，其斜率为1ck ，由此可求出反应的速率常数k 。

四、仪器和试剂

DZDS-A 型电导率仪一台；恒温槽一套；移液管若干；250 ml 容量瓶一个；100ml 锥形瓶二个；烧杯一个

NaOH 标准溶液（0.01 mol/dm 3，0.02 mol/dm 3新鲜并标定）；乙酸乙酯（A.R, 0.02 mol/dm 3）和乙酸钠（0.01 mol/dm 3）

五、实验步骤

1. 调节恒温水浴的温度至25 o C ，并将电导率仪接通电源预热。

2. κ0、κ∞的测定：用两个单口电导池分别盛入0.0100 M 的氢氧化钠35 ml （用以

测定κ0）和0.0100 M 的醋酸钠35 ml （用以测定κ∞），恒温10分钟后测其溶液的

电导值，每2分钟读一次数，读三次。

3. κt 的测定：双口电导池A 支管内准确盛入25 ml 0.0200 M 的氢氧化钠溶液，B 支管内准确盛入25 ml 0.0200 M 的乙酸乙酯，与测κ0、κ∞的溶液同时放入水浴中

恒温10 min 并记下此时温度。

用洗耳球将B 管溶液压入A 管，压入一半时开始计时，反复压几次使溶液混合均匀，混合后要立即用橡皮塞塞住瓶口，并观察液面是否淹没电极，并立即开始测其电导值。每2分钟读一次数，直到电导值变化不大为止。

4. 测定完κ0、κ∞的溶液不要弃去，待测定κt 后再测量一次，以验证及供另一温度下测定之用。用同样方法测定另一温度下的κ0、κ∞、κt 。

5. 实验完成后，将电极用电导水淋洗干净，并浸入盛电导水的烧杯中保存。

六、数据记录与处理 以o t t κκκ∞--对t 作图，由所得直线斜率求出25 o C 和30 o C 时乙酸乙酯皂化反应的速率常数k 。

根据Arrhenius 公式计算可求得反应活化能：

221112ln a E k T T k R T T ⎛⎫-= ⎪⋅⎝⎭

七、注意事项

1. 动力学速率常数与温度有关，反应液加入反应器应恒温3～5 min ，不可立即测量。

2. 电导率仪的使用方法：每次更换溶液时要先用蒸馏水淋洗电极，再用待测液仔细淋洗电极后再进行测量。不可用纸擦拭铂黑电极。

3. 在实验中最好用煮沸且置于密闭容器中的重蒸馏水，同时在配好的NaOH 溶液上装配碱石灰吸收管，以防止空气中CO 2的溶入。

4. 用洗耳球压送B管中液体流入A管时，不要用力过猛，以防A管中液体冲出。

5. 乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。

6. 乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。

CH3COOC2H5溶液须使用时临时配制，因为该稀溶液会缓慢水解CH3COOC2H5+H2O→CH3COOH+C2H5OH，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。

八、思考题

1. 如何由实验结果验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？

2. 为什么要使两种反应物的浓度相等？测κt用的反应溶液是什么？

3. 若CH3COOC2H5与NaOH溶液均为浓溶液，能否用此方法求反应速率常数k 值？为什么？

九、实验延伸

利用该实验的方法可以测量各种溶液的的电导率及检验水的纯度等。

十、仪器使用说明

DZDZ-A型电导率仪

1. “切换”可选择K cell，Temperature，κ；“移位”用来调节相应位数的数值；“增加”调节设定的数值；

2. 电导率仪在使用时，当所测的电导率小于100 μs⋅cm-1时，选择“低周”；高于100 μs⋅cm-1时，选择“高周”。当电导率测量小于100 μs⋅cm-1时，选择光亮电极；当溶液电导率大于100 μs⋅cm-1时，选择铂黑电极。

如果预先不知道被测溶液的电导率值的大小，应先将量程选择开关置于最大的量程档，然后逐档下降，以防止损坏仪器。

3. 当电导率仪超出测量范围或输入为零时，均显示“OVER”。

4. 温度补偿按钮，按下时可将当前温度下溶液的电导率值自动补偿到25 o C时的电导率值。弹开时为当前温度下测量的实际电导率值。