乙酸乙酯水解速率常数的测定

新乡医学院物理化学实验课教案首页

授课教师姓名职称：

新乡医学院化学教研室 年 月 日

乙酸乙酯水解速率常数的测定

一、实验目的

1．用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率。

2．学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能。

二、实验原理

乙酸乙酯皂化反应是个二级反应，其反应方程式为

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

当乙酸乙酯与氢氧化钠溶液的起始浓度相同时，如均为a ，则反应速率表示为 ()2x a k dt

dx -= (8-1) 式中，x 为时间t 时反应物消耗掉的浓度，k 为反应速率常数。将上式积分得 ()

kt x a a x =- (8-2) 起始浓度a 为已知，因此只要由实验测得不同时间t 时的x 值，以 x a x -对t 作图，应得一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k 值。

乙酸乙酯皂化反应中，参加导电的离子有OH -、Na +和CH 3COO -，由于反应体系是很稀的水溶液，可认为CH 3COONa 是全部电离的，因此，反应前后Na +的浓度不变，随着反应的进行，仅仅是导电能力很强的OH -离子逐渐被导电能力弱的CH 3COO -离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小，因此可用电导率仪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。

令L 0为t=0时溶液的电导，L t 为时间t 时混合溶液的电导，L ∞为t=∞(反应完毕)时溶液的电导。则稀溶液中，电导值的减少量与CH3COO -浓度成正比，设K 为比例常数， 则

t=t 时 x =x x=K (L 0-L t ) (1)

由此可得

t=∞时x →α α=K (L 0-L ∞)

α-x =K (L t -L ∞) (2)

所以(2)式中的α-x 和x 可以用溶液相应的电导表示，将其代入(2)式得:

kt L L L L t t =--∞01α

重新排列得: ∞+-=L t

L L k L t t 01α (3) 因此，只要测不同时间溶液的电导值L t 和起始溶液的电导值L 0，然后以L t 对

t L L t

-0作图应得一直线，直线的斜率为

k α1，由此便求出某温度下的反应速率常数k 值。由电导与

电导率κ的关系式:L =κ

代入(3)式得: ∞+-=κκκακt

k t t 01 (4)

通过实验测定不同时间溶液的电导率κt 和起始溶液的电导率κ0，以κt 对 作图，

也得一直线，从直线的斜率也可求出反应速率数k 值。如果知道不同温度下的反应速率常数k(T 2)和k(T 1)，根据Arrhenius 公式，可计算出该反应的活化能E 和反应半衰期。

(5)

三、仪器和药品

仪器：DDS —307型电导率仪 (附DJS-1型铂黑电极)1台 电导池1只 恒温水浴1套 锥形瓶(250mL)5个 移液管(25mL)1只 移液管(50mL)3只 容量瓶(250mL)1个

药品： NaOH 水溶液(0.0200mol·dm -3) 乙酸乙酯(A.R.) 电导水。

四、实验步骤

1.配制溶液

配制与NaOH 准确浓度(约0.0200mol·dm -3)相等的乙酸乙酯溶液。其方法是:找出室温下乙酸乙酯的密度，进而计算出配制250mL0.0200mol·dm -3(与NaOH 准确浓度相同)的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V ，然后用lmL 移液管吸取VmL 乙酸乙酯注入250mL 容量瓶中，稀释至刻度，即为0.0200mol·dm -3的乙酸乙酯水溶液。

2.调节恒温槽

将恒温槽的温度调至(25.0±0.1)℃［或(30.0±0.1)℃］，恒温槽的使用见实验一----恒温浴的控制及贝克曼温度计的使用。

3.调节电导率仪

电导率仪的使用见电导法测弱电解质的解离平衡常数。

4.溶液起始电导率κ0的测定

在干燥的250mL 锥形瓶中，用移液管加入50mL0.0200mol·dm -3的NaOH 溶液和同 数量的电导水，混合均匀后，倒出少量溶液洗涤电导池和电极，然后将剩余溶液倒入电导池 (盖过电极上沿约2cm)，恒温约15min ，并轻轻摇动数次，然后将电极插入溶液，测定溶液电导率，直至不变为止，此数值即为κ0。

5.反应时电导率κt 的测定

用移液管移取50mL0.0200mol·dm -3的CH 3COOC 2H 5，加入干燥的250mL 锥形瓶中，将锥形瓶置于恒温槽中恒温15min ，并摇动数次。用另一只移液管取50mL0.0200mol·dm -3的置于恒温槽中恒温NaOH ，加入锥形瓶中。同时，开动计时，作为反应的开始时间，迅速将溶液混合均匀，，测定溶液的电导率κt ，在2min 、4min 、6min 、8min 、10min 、12min 、15min 、20min 、25min 、30min 、35min 、40min 各测电导率一次，记下k t 和对应的时间t 。

6.另一温度下κ0和κt 的测定

调节恒温槽温度为(35.0±0.1)℃［或(40.0±0.1)℃］。重复上述4、5步骤，测定另一温度下的κo 和κt 。但在测定κt 时，按反应进行2min 、4min 、6min 、8min 、10min 、12min 、15min 、18min 、21min 、24min 、27min 、30min 测其电导率。实验结束后，关闭电源，取出电极，用电导水洗净并置于电导水中保存待用。

五、数据处理

1．将t ，κt ，t

k k t 0数据列表。 2．以两个温度下的κt 对(κ0-κt )/t 作图，分别得一直线。

3．由直线的斜率计算各温度下的速率常数k 和反应半衰期t 1/2。

4．由两温度下的速率常数，按Arrhenius 公式，计算乙酸乙酯皂化反应的活化能。

六、注意事项

1．本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。

2．配好的NaOH 溶液要防止空气中的CO 2气体进入。

3．乙酸乙酯溶液和NaOH 溶液浓度必须相同。