【清华】乙酸乙酯实验报告

乙酸乙酯皂化反应速率系数测定

姓名：宋光 学号：2006011931 班级：化63 同组实验者姓名：茅羽佳

实验日期：2008年9月25日 提交日期：2008年10月9日

指导教师：曾光洪

1.引言

1.1实验目的

1.1.1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。

1.1.2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。

1.1.3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：0c 为反应物的初始浓度；c 为t 时刻反应物的浓度；2k 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2k 。

对于大多数反应，反应速率与温度的关系可以用阿累尼乌斯经验方程式来表示：

a E ln k=lnA-RT

（4） 式中：a E 为阿累尼乌斯活化能或反应活化能；A 为指前因子；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

21T a 21T 12k E T -T ln

=k R T T ⎛⎫ ⎪⎝⎭

（5） 由（5）就可以求出活化能a E 。 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 内生成物的浓度为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0κ、t κ和κ∞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 0

0-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t κ对t (-)t κκ∞作图可得一直线，直线的斜率为20-k c ，由此可以得到反应速率系数2k 。

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。本实验既可采用电导率仪，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

2.1.1实验药品

0.02mol ·dm -3NaOH 标准溶液（此浓度仅为大概值，具体值需实验前准确滴定）；

0.01mol ·dm -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。

2.1.2仪器型号

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。

2.1.3装置示意图

2.2实验条件

室温T=24.0o C

2.4实验操作步骤及方法要点

1.乙酸乙酯溶液的配制

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

(

/

924

)

/

.

.1

54

(

168

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

2.仪器和药品准备

检查仪器药品，接通电源。设定恒温槽温度为20℃（可根据实际情况调整），用稀释一倍的氢氧化钠溶液调电导率仪指针在大约五分之四满刻度的位置（注意实验过程中不准在调指针位置），并接通相应设备电源，准备数据采集。

3.测量

将混合反应器（如图1所示）置于恒温槽中，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，恒温约10分钟，用洗耳球使1、2池中溶液混合均匀并立即开始电导数据采集，约20分钟后即可停止实验。

取适量醋酸钠溶液于电导管中，插入电导电极，恒温后测定醋酸钠溶液的电导率К∝。（应多次测量，直到显示数据没有太大变化为止）

升高温度3~5℃，重复以上步骤测定反应电导率的变化，直到35℃左右。

3.结果与讨论

3.1原始实验数据及数据的结算、处理

3.1.1 打开记事本，根据计算机采集到的数据，每隔30秒或1分钟取一个点，采集约15

个数据，列成表格；以ĸt对Co(ĸt—ĸ∞)t作图，由直线斜率求出相应温度下的反应速率系数k。

3.1.1.1 T1＝25.1℃时，测得K1∞＝－3.724H, 可得数据组1：

表1 电导率－时间数据记录