实验八-电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

实验八-电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

实验四电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

一、目的要求

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

3.学会使用电导率仪和恒温水浴

二、基本原理

1 乙酸乙酯皂化是一个二级反应，其反应式为

CH3COOC2H5+Na++OH-→CH3COO-+Na++C2H OH

5

在反应过程中，各物质的浓度随时间改变。某一时刻的OH-离子浓度，可以用标准酸滴定，也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。以电导率仪测定溶液的电导率值随时间的变化关系，可以监测反应的进程，进而可以求算反应的速率常数。反二级反应的速率与应物的浓度有关。方便起见，设计实验时应物的浓度均采用a 作为起始浓度。当反应时间为t时，反应所生成的CH3COO-和C2H5OH的浓度为x，则CH3COOC2H5和NaOH的浓度为(a-x)。设逆反

应可以忽略，则有CH3COOC2H5

CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH t=0 c c 0 0

t=t a-x a-x x x

t→∞ →0 →0 →c →a

二级反应的速率方程可表示为

(1)

积分得

(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，以对t作图，应得一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。

由于反应是在稀水溶液中进行的，因此可以假定CH3COONa全部电离。溶液中参与导电的离

子有Na+，OH-和CH3COO-等，而Na+在反应前后浓度不变，OH-的迁移率比CH3COO-大得多。随反应时间的增加，OH-不断减少，而CH3COO-不断增加，所以体系的电导值不断下降。在一定范围内可以认为体系的电导值减少量和CH3COONa的浓度x的增加量成正比，即

t=t时, x=β(κ0-κt) (3)

t=∞时，a=β(κ0-κ∞) (4)

式中κ0和κt分别为起始和t时的电导值，κ∞

为反应终了时的电导值，β为比例常数。将（3），（4）代入（2）得

κ0-κt╱κt-κ∞=akt

(5)

从直线方程（5）知，只要测定出κ

0，κ

∞

以及

一组值以后，利用（κ

0-κ

t

）╱（κ

t

-κ

∞

）对t

作图，应的一直线，由斜率即可求得反应的速率常数k，k的单位为min-1.mol-1. dm3。由电导与电导率κ的关系式:G=κ代入(5)式得:

（6）

本实验可以不测κ∞，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。

在不同温度T 1、T 2时测出反应速率常数K (T 1),K(T 2),则由阿伦尼乌斯公式求酸反应的活化能。

221112

()()

ln

()K T E T T K T RTT -=

三 仪器 试剂

DDSJ-308A 型电导率仪 1套

秒表 1只

恒温水浴 1套 0.0200mol/dm 3 NaOH(新鲜配制)

双管电导池 1套

0.0200mol/dm 3 CH 3COOC 2H 5(新鲜配制) 移液管 2只

四 实验步骤

1 .启动恒温水浴，调至所需温度。恒温水浴 的构造和使用方法可参阅

实验一。

2.电导率仪的调节

本实验可采用DDSJ-308A 型电导率仪。 DDSJ-308A 型电导率仪是一台智能型的实验室 常规分析仪器，它适用于实验室精确测量水溶液 的电导率及温度、总溶解固体量（TDS ）及温度， 也可以测量纯水的纯度与温度，以及海水淡化处 理中的含盐量的测定。对常数1.0、10类型的电 导电极有“光亮”和“铂黑”两种形式。电导电

极出厂时，每支电极都标有一定的电极常数。用 户需将次值输入仪器。例如：电导电极常数为0.98，

则具体操作如下：在电导率测量状态下，按“电极常数”键，仪器显示很多字，其中“选择”指选择电极常数档次，“调节”指调节当前档次下的电极常数值。当电导率cm mS /00.100≥时，必须采用电极常数为10的电极，)

10

(6

S S -=μ。

电源插座接通通用电器源的电源，仪器可以进行正常操作。按下“ON/OFF ”键，仪器将显示厂标、仪器型号、名称，即“DDSJ-308A 型电导率仪”。几秒后，仪器自动进入测量工作状态，

图1 电导率仪正面图

此时仪器采用的参数为用户最新设置的参数。如果用户不需要改变参数，则无需进行任何操作，即可直接进行测量。测量结束后，按“ON/OFF”键，仪器关机。如果需要改变参数（如改变电极常数，改变测定模式），可通过仪器提示进行参数改变。

3.

κ和∞κ的测量（两个不同温度25℃和30℃0

下）

采用双管电导池，其装置如图二。先将铂黑电极取出，浸入电导水中。取下橡皮塞，将双管电导池洗净烘干，加入适量0.0100mol/dm3 NaOH 溶液，再将铂黑电极取出，用相同浓度的NaOH 溶液淋洗。按图二组装电导池，置于恒温水浴10min。接上电导率仪，按实验步

骤3，测量溶液的电导率值，每隔2min读一次

数据，读三次取平均值

κ。

以0.0100mol/dm3CH3COONa溶液的电导率值

作为

κ反应结束后，倾去反应物，洗净电导池，∞

重新测量

κ。如果与反应前的电导率值基本一

∞

致，可终止实验。本实验中可以不测

κ。

∞

4. tκ的测量（两个不同温度25℃

和30℃下）