乙酸乙酯皂化反应速率常数测定

乙酸乙酯皂化反应速率系数测定

：腾 学号：2012011864 班级：化21

同组人:田雨禾

实验日期：2014年10月23日 提交报告日期：2014年10月30日

指导教师： 麻英

1 引言 1.1 实验目的

（1）学习测定化学反应动力学参数的一种物理化学分析方法——电导法。

（2）了解二级反应的特点，学习反应动力学参数的求解方法，加深理解反应动力学特征。

（3）进一步认识电导测定的应用，熟练掌握电导率仪的使用方法。

1.2 实验原理

反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应，其速率方程式可以表示为

22dc

-=k c dt

（1） 将（1）积分可得动力学方程：

c

t 22c 0dc -

=k dt c

⎰

⎰ （2） 20

11

-=k t c c （3） 式中：

为反应物的初始浓度；c 为t 时刻反应物的浓度；

为二级反应的反应速率常数。

将1/c 对t 作图应得到一条直线，直线的斜率即为

。

对于大多数反应，反应速率与温度的关系可以用阿累经验方程式来表示：

a

E ln k=lnA-RT

（4） 式中：

乌斯活化能或反应活化能；A 指前因子；k 为速率常数。

实验中若测得两个不同温度下的速率常数，就很容易得到

21

T a 21T 12k E T -T ln

=

k R

T T ⎛⎫ ⎪⎝⎭

（5） 由（5）就可以求出活化能。

乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，

325325CH COOC H +NaOH CH COONa+C H OH →

t=0时， 0c 0c 0 0 t=t 时， 0c -x 0c -x x x t=∞时， 0 0 0x c → 0x c → 设在时间t 生成物的浓度为x ，则反应的动力学方程为

220dx

=k (c -x)dt （6） 2001x

k =

t c (c -x)

（7）

本实验使用电导法测量皂化反应进程中电导率随时间的变化。设

、

和

分别代表时间为0、t

和∞（反应完毕）时溶液的电导率，则在稀溶液中有：

010=A c κ

20=A c κ∞

t 102=A (c -x)+A x κ

式中A 1和A 2是与温度、溶剂和电解质的性质有关的比例常数，由上面的三式可得

0t

00-x=

-c -κκκκ∞

（8） 将（8）式代入（7）式得：

0t

20t -1k =

t c -κκκκ∞

（9）

整理上式得到

t 20t 0=-k c (-)t+κκκκ∞ （10）

以对

作图可得一直

线，直线的斜率为，由此可以得到反应速率系数。

溶液中的电导（对应于某一电导池）与电导率成正比，因此以电导代替电导率，（10）式也成立。实验中既可采用电导率仪，也可采用电导仪。

2 实验操作

2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图

仪器：计算机及接口一套（或其他电导数据记录设备）；DDS-11A 型电导率仪一台；恒温槽一套；混合反应器3个；电导管2个；20ml 移液管2支；10ml 移液管2支；0.2ml 移液管1支；100ml 容量瓶1个；洗耳球一个。

药品：0.014191mol ·L -3NaOH 标准溶液；0.00750mol ·L -3NaAc 溶液（此浓度值为NaOH 标准溶液的一半）；乙酸乙酯（AR ）；新鲜去离子水或蒸馏水。

本实验的核心装置为混合反应器，如下图所示：

图1 混合反应器示意图

2.2 实验条件

实验温度：17.5℃

2.3 实验操作步骤及方法要点

2.3.1 配制乙酸乙酯溶液

配制100ml乙酸乙酯溶液，使其浓度与氢氧化钠标准溶液相同。乙酸乙酯的密度根据下式计算：

3)

2

3

ρ

m

t

℃－t

)

kg⨯

⨯

=

-

⨯

-

⋅-

/(℃

95

.1

10

(

/

)

/

54

.

.1

168

(

924

根据环境温度，求得乙酸乙酯的密度为903.50kg/m3，则需要乙酸乙酯的体积为：

配制方法如下：在100ml容量瓶中装2/3体积的水，用0.2ml刻度移液管吸取0.145ml 乙酸乙酯，滴入容量瓶中，加水至刻度，混匀待用。

2.3.2 准备工作

检查仪器药品，接通电源。设定恒温槽温度为20℃左右（以温度计为准，比室温高0.5~1℃即可），并接通相应设备电源，调好相应参数，准备数据采集。

2.3.3 测量

用20ml移液管移取氢氧化钠标准溶液于1池中，再移取20 ml乙酸乙酯溶液于2池中，将电导电极插入2池，再取适量醋酸钠溶液于电导管中，将反应器和电导管放入恒温槽中，一起恒温约10分钟。待温度计示数不改变时，开始进行数据采集，再用洗耳球使1、2池中溶液迅速混合均匀，3~5次挤压即可。约20分钟后即可停止实验。

清洗电导电极后，将其插入到电导管中，测定醋酸钠溶液的电导率（应多次测量，直到显示数据没有太大变化为止）。再次清洗电导电极。

升高温度1℃左右，重复以上步骤测定反应电导率的变化，一共进行三次实验即可。2.4 实验注意事项