乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

工程学院物理化学实验报告—

实验名称乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

一、实验目的

1.了解用电导法测立乙酸乙酯皂化反应速率常数和活化能：

2.了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数；

3.掌握电导率仪的使用方法。

二、实验原理

1.二级反应动力学方程

A 4• B-＞产物

t=0 a a

t=t a-x a-x

-dc A/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x) (2.9.1)

定积分得：kt=x/a(a-x) (2.9.2)

以x/(a-x)对t作图，若所得为一直线，证明是二级反应，由斜率即可求出反应速率常数k值如果知道不同温度下的速率常数k(T】)和k(T2),按阿仑尼乌斯方程计算岀该反应的活化能Ea«Ea=ln( k(T2)/k(TJ) xRTi T2/ (T2-T J)(2.93)

2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：

CH3COOC2H5+NaOH T CH3COONa+ C2H5OH

t=0a a00

t=t a-x a-x X X

(Toe00a a

iq)=Ara K QO=A2 * a K l=Ai(a-x)+A2x

由上三式得：x=(Ku-K()a/ (KO-K«)>代入式(2.9.2),得

K=(KO-Kl) /ta(Ki-Kx) (2.9.4)

重新排列得：Z N KO-K O/kat g (2.9.5)

因此，以z对(KO-K.) /t作图为一直线即为二级反应，由斜率即可求岀反应速率常数k值: 由两个不同温度下测得的速率常数k(「)和k(T2),按式(2.93)计算出该反应的活化能Ea.

三、仪器和试剂

1.仪器：数字电导率仪1台，恒温水槽1套，叉形电导管2只，移液管（10ml,胖肚）3根;

2.药品：乙酸乙酯标准溶液（0.0212 mol-dnr3）, NaOH标准溶液（0.0212 mol dml。

四、实验步

1.调节恒温槽

调肖温度为25°C,同时电导率仪提前打开预热。

2.Ko的测定

分别取10ml蒸餾水和10ml NaOH标准溶液，加到洁净干燥的叉形管中充分混匀，然后将其置于

25°C恒温槽中，恒温5min,并接上电导率仪，测其电导率值心。

3.z的测定

在另一支叉形管的直支管中加10ml CH3COOC2H5标准溶液，侧支管中加10ml NaOH标准溶液，放入25°C恒温5min后，将其混合均匀并立即记时，同时用该溶液冲洗电极三次，开始测

量其电导率值（由于反应为吸热反应，开始时会有所降低，因此一般从第6min开始读数）当反

应进彳亍6min, 9min, 12min, 15min, 20min, 25min, 30min, 35min, 40min时各测电导率一次,记录电

导率M及时间t。

反应结束后，倾去反应液，洗净电导池及电极，将钳黑电极浸入蒸慵水中。

4.调节恒温槽温度为35°C,重复上述步骤测左其心和M ,但在测圮时是按照进行4min, 6min, 8min.

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

五、数据记录与处理

室温：24.9C 大气压力：100.46 kPa

初始浓度:C CH3COOC2H5=0.0212 mol・ dm' C Naon=0.0212mol dnr3

,

1900「Array

V = A * B * X

Parameter Ualue Error

A 707.26269 10.24174

B 11.35008 0・16709

V = A + B * X

Parameter Ualue Error

A 933.52215 8.26009

B 5.95047 0.07728

•••由两幅图中易得25°C时直线斜率ki=l 1.35008, 35°C时直线斜率k2=5.95047,

则k(Ti)=l/( kiXCCH1COOC2H5 )=1-H11.35008x0.0212)=4.16；

k(T2)= 1^(5.95047x0.0212)=7.93

•••根据式(2.93), Ea=ln( k(T2)/ k(Ti)) xR h T2/ (T2-T I)得：

Ea=ln(7.93^4.16) x8.314 x298.15 x30& 15X0=49.28 kJ/moI

六、注意事项

⑴乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。

(2)由于乙酸乙酯易挥发，故称量时应在称量瓶中准确称取，并需动作迅速。

(3)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。

(4)在测左心时，所用的蒸馆水最好先煮沸，以除去二氧化碳：25°C和35°C的KO测左中，溶液须更

换。

七、结果与讨论

1、实验所测得的乙酸乙酯皂化反应在25°C和35C时的速率常数分别为：

K (298. 15)=4. 16 (mol*m-3)】*S '

K (308. 15)=4. 16 (mol*m-3) *S

该反应的活化能为Ea=49.28 kJ/mol

2.误差分析

在该实验过程中，存在仪器本身的误差，也存在移液过程中造成的误差，同时还存在数据处理方面产生的误差。误差具体来源可能有：

(1)、没有严格按照实验步骤进行。

(2)、电导池未清洗干净。

(3)、移液过程中，液体与移液管的刻度线不水平。

八、思考题

1、为何本实验要在恒温条件下进行，而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前还要预先恒温？答：a、因为反应速率与温度有关，温度每升髙10a C,反应速率约增加2〜4倍。同时电导值也与温度有关，所以实验过程中须恒温。

b、NaOH和CH3COOC2H5溶液混合前要预先恒温，以确保反应在实验温度下进行。