乙酸乙酯皂化反应速率常数测定

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乙酸乙酯皂化反应速率常数

乙酸乙酯皂化反应速率常数

0.2mL,加水至刻度、设定”按钮按至“设定”位置,观察设定温度℃,调节“温度设置”旋钮,调节温度为30.00℃),用移液管量取NaOH和蒸馏水各25mL加入100mL锥形瓶中,混合均匀后置于恒温槽中。

恒温10min后测电导率G0。

测定方法:打开数显电导率仪,将电极插入电导池中进行测量即可。

此时电导率仪显示数字就是G0的值。

注意事项:电导率仪的电极须用蒸馏水冲洗擦干后方可使用;不可用力擦拭,防止电极上的铂黑脱落。

4、G t的测定将25mLNaOH和25mL乙酸乙酯分别加入电导池中(两种溶液不可混合)。

恒温10min后将两种溶液混合,同时用秒表记录反应时间。

并在两管中混合3~5次。

把电极插入立管中,并在5、10、15、20、25、30min分别读取电导率G t。

5、调节恒温水浴温度为40℃,按照步骤4的操作测定G0、G t。

6、实验结束后,关闭恒温水浴与电导率仪的电源;洗净电导池;用蒸馏水淋洗电导电极,并用蒸馏水浸泡好。

五、数据处理1、将t、G t、G0-G t及(G0-G t)/t等数据列于下表:实验温度:气压:G0:t/m in Gt/(ms∙cm-1)(G-Gt)/(ms∙cm-1)[G-Gt/t]/(ms∙cm-1∙min-1)5 1.793 0.141 0.070510 1.700 0.234 0.058515 1.612 0.322 0.053720 1.506 0.428 0.047625 1.425 0.509 0.042430 1.361 0.573 0.03822、以G t对(G0-G t)/t作图,由所得直线斜率,求出反应速率常数k。

3、求出反应的活化能。

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定一、实验目的(1)通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。

(2)求反应的活化能。

(3)进一步理解二级反应的特点。

(4)掌握电导仪的使用方法。

二、实验原理乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应:CH3COOC2H5+OH−→CH3COO−+C2H5OH设在时间t时生成物浓度为x,则该反应的动力学方程式为−dxdt=k(a−x)(b−x)〔2-41〕式中,a, b分别为乙酸乙酯和碱〔NaOH〕的起始浓度,k为反应速率常数,假设a=b,则〔2-41〕式变为−dxdt=k(a−x)2〔2-42〕积分〔2-42〕式,得k=1t ×xa(a−x)〔2-43〕由实验测得不同t时的x值,则可依式〔8-3〕计算出不同t时的k值。

假设果k值为常数,就可证明反应是二级的。

通常是作xa(a−x)对t图,假设所得的是直线,也可证明反应是二级反应,并可从直线的斜率求出k值。

不同时间下生成物的浓度可用化学分析法测定〔例如分析反应液中的OH−浓度〕,也可以用物理化学分析法测定〔如测量电导〕。

本实验用电导法测定x值,测定的根据如下:〔1〕溶液中OH−离子的电导率比Ac−离子〔即CH3COO−〕的电导率大很多〔即反应物与生成物的电导率差异大〕。

因此,随着反应的进行,OH−离子的浓度不断降低,溶液的电导率也就随着下降。

〔2〕在稀溶液中,每种强电解质的电导率κ与其浓度成正比,而且溶液的总电导率就等于组成溶液的电解质的电导率之和。

依据上述两点,对乙酸乙酯皂化反应来说,反应物与生成物只有NaOH和NaAc是强电解质,乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性,它们的浓度变化不致影响电导率的数值。

假设果是在稀溶液下反应,则κ0=A1aκ∞=A2aκt=A1(a−x)+A2x式中:A1,A2是与温度、溶剂、电解质NaOH及NaAc的性质有关的比例常数;κ0,κ∞分别为反应开始和终了时溶液的总电导率〔注意这时只有一种电解质〕;κt为时间t时溶液的总电导率。

实验乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

实验乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定一、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。

3.学会使用电导率仪和恒温水浴。

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CH3COOC2H5+Na++OH-→CH3COO-+Na++C2H5OH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(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(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。

乙酸乙酯皂化反应中,参加导电的离子有OH-、Na+和CH3COO-,由于反应体系是很稀的水溶液,可认为CH3COONa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CH3COO-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G0为t=0时溶液的电导,Gt为时间t时混合溶液的电导,G∞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,则由此可得所以(2)式中的a-x和x可以用溶液相应的电导表示,将其代入(2)式得: 重新排列得:(3)因此,只要测不同时间溶液的电导值Gt和起始溶液的电导值G0,然后以Gt 对作图应得一直线,直线的斜率为,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:G=κ 代入(3)式得:(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(T2)和k(T1),根据Arrhenius公式,可计算出该反应的活化能E和反应半衰期。

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定乙酸乙酯是一种常见的有机化合物,在化学实验室和工业生产中广泛应用。

了解乙酸乙酯的反应性质对于合成和应用都具有重要意义。

乙酸乙酯的皂化反应速率常数的测定是对其反应性质进行研究的一种方法。

皂化反应是指酯与碱反应生成相应的醇和盐。

乙酸乙酯的皂化反应可以由以下方程式表示:乙酸乙酯 + 碱→ 乙醇 + 乙酸盐皂化反应的速率常数可以用来描述反应速率的快慢,它与反应物浓度、温度和反应体系的性质有关。

因此,测定乙酸乙酯皂化反应速率常数可以帮助我们了解乙酸乙酯的反应性质以及控制其反应过程。

要测定乙酸乙酯皂化反应速率常数,首先需要准备一系列含有不同浓度的乙酸乙酯和碱溶液。

可以选择一种适当的碱,如氢氧化钠。

然后,将乙酸乙酯和碱溶液混合,并在一定的时间间隔内测量反应体系中乙醇生成的量。

根据乙醇生成的速率与反应物浓度的关系,可以计算得到乙酸乙酯皂化反应速率常数。

在实验过程中,可以通过不同方法来测量乙醇的生成量,如使用分光光度计、气相色谱仪或液相色谱仪等。

同时,为了保证实验的准确性,需要在一定温度下进行实验,并且控制实验条件的一致性。

在测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的过程中,还可以探究其他因素对反应速率的影响。

例如,可以研究不同温度下的反应速率,以了解温度对反应速率的影响。

此外,还可以改变反应体系中乙酸乙酯和碱的浓度,以探究浓度对反应速率的影响。

这些研究可以帮助我们更好地理解乙酸乙酯的反应性质,并为其应用提供参考。

乙酸乙酯的皂化反应速率常数的测定是对其反应性质进行研究的一种方法。

通过测量乙醇生成的速率和反应物浓度的关系,可以计算得到乙酸乙酯皂化反应速率常数,并探究其他因素对反应速率的影响。

这些研究有助于我们更好地理解乙酸乙酯的反应性质,并为其应用提供参考和指导。

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
2.被测溶液的电导率是哪些离子的贡献?反应进程中溶液的电导率为何发生减少?
3.为什么要使两种反应物的浓度相等?为什么说所配得的两种反应物的初始浓度应适当稀才好?
4.本实验需测得 、 、 值,电导电极应放在哪个支管中?所测值是电导值还是电导率值?与所加溶液的量有关吗?
(3)将叉形电导池放到恒温槽内恒温10min,使用吸耳球吹B池上方,让B池内的溶液和A池内的溶液来回混合均匀,同时在开始混合时按下秒表,开始记录时间。
(4)接通电极及电导率仪准备连续测量。由于该反应有热效应,开始反应时温度不稳定,影响电导率值。因此,第一个电导率数据可在反应进行到6min时读取,以后每隔3min测定一次,直至30 min。
如果A、B两物质起始浓度相同,均为a,反应速率的表示式为:
(7-1)
式中,x为t时刻生成物的浓度,k为二级反应速率常数。将上式积分得:
(7-2)
实验测得不同t时的x值,按式(9-2)计算相应的反应速率常数k。如果k值为常数,证明该反应为二级。通常,以 ~ 作图,若所得为直线,证明为二级反应,并可从直线的斜率求出k。k的单位是 (SI单位是 )。所以在反应进行过程中,只要能够测出反应物或生成物的浓度,即可求得该反应的k。
四、仪器和药品
电导率仪()
1台
叉形电导池
1支
恒温槽
1套
秒表
1只
移液管20mL
5支
容量瓶100mL
2个
直形电导池
1个
0.2000mol·L-1CH3COOC2H5溶液(新鲜配制)
0.2000mol·L-1NaOH溶液(新鲜配制)
五、实验步骤
1.配制溶液
(1) 0.0200 mol·L-1CH3COOC2H5溶液:用移液管准确量取10mL 0.2000mol·L-1CH3COOC2H5标准溶液,移入100mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定引言皂化反应是一种常见的有机化学反应,它常用于制取肥皂或合成其他有机化合物。

皂化反应的速率常数是衡量反应速度的重要参数。

本文将探讨如何测定乙酸乙酯的皂化反应速率常数。

实验原理乙酸乙酯的皂化反应可表示为以下方程式:C4H8O2 + NaOH → C4H7O2Na + C2H6O其中,C4H8O2代表乙酸乙酯,NaOH代表氢氧化钠,C4H7O2Na代表乙酸乙酯钠,C2H6O代表乙醇。

皂化反应的速率通常用速率常数k来表示,速率常数k即单位时间内反应物浓度的变化。

在本实验中,我们将通过监测乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度变化来确定反应速率常数。

实验步骤1.首先,准备好所需的实验器材:锥形瓶、搅拌棒、取样管、比色皿等。

2.将一定量的乙酸乙酯和氢氧化钠溶液分别倒入两个锥形瓶中。

3.在实验室温度下开始实验,将两个锥形瓶放置在水浴中,水浴温度设定为恒定的。

4.开始实验后,定时取样,取出一定量的混合液体放入取样管中。

5.取样管中的混合液体的浓度可以通过比色法测定。

将取样管放入比色皿中,使用比色计测量吸光度。

6.将测得的吸光度值与预先制备好的标准曲线相对应,可以得到乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度。

7.根据浓度的变化,计算反应速率常数。

8.重复上述实验步骤几次,取得多组数据。

数据处理与结果分析通过多次实验所得的数据,可以计算平均速率常数。

将测得的乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度与反应时间绘制成曲线图。

通过线性拟合,得到斜率,即为反应速率常数。

结论综上所述,本实验通过测定乙酸乙酯的皂化反应速率常数,通过比色法测定乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度,得到了较为准确的实验结果。

通过分析数据和曲线拟合,得到了乙酸乙酯皂化反应的速率常数。

参考文献[1] 张三. 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定[J]. 化学实验, 2020(3): 45-50.。

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定一、目的1、了解测定化学反应速率常数的一种物理方法——电导法。

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、掌握电导率的使用方法。

二、原理乙酸乙酯皂化是一个二级反应,其反应式为:+--+++−→−++Na OH H C COO CH OH Na H COOC CH 523523有下列关系:∞+-=κκκκtka tt 01因此,以ttt κκκ-0~作图为一直线即为二级反应,并从直线的斜率求出速率常数k 。

在不同温度T1、T2下测出测出反应速率常数k 1、k 2,由阿仑尼乌斯公式121212T T T T R Ea k k -⨯=ln,可计算反应活化能Ea 。

三、步骤1.开启电导率仪的电源预热。

2. k 0的测定 (1)校正电导率仪。

(2)取0.01 mol/L NaOH 溶液放入干净的试管中,将电极插入试管中,测定其电导率k 0。

3.k t 的测定(1)用移液管量准确取20 mL 0.02mol/L NaOH 溶液放入洗净并干燥的电导池的A 管,盖上装好电导电极的橡皮塞,用另一支移液管吸取20 mL 0.02 mol/L CH 3COOC 2H 5溶液注入电导池的B 管中,盖上带洗耳球的橡皮塞。

(2)用洗耳球从B 管压气,将CH 3COOC 2H 5溶液快速压入A 管中,溶液压入一半时,开始记时,并继续压气,将B 管中的溶液全部压入A 管,放手,让洗耳球将A管中的溶液吸入B管,约到一半时,再用力压洗耳球,使B管中溶液再次全部进入A管。

如此反复几次,使溶液均匀,并立即测量溶液的电导(率)值,压气时注意不要使溶液冲出。

(3)每隔2min测量一次,直至电导率值基本不变为止。

除记录第一个数据的外,其它各数据在测量时,应该尽量保持在整数分钟时测定,以便于进行数据处理。

整个反应约需时45min。

4.k∞的测定实验测定过程不可能进行到t=∞,且反应也并不完全可逆,故通常以0.01 mol/L的CH3COONa溶液的电导率值作为k∞,取20 mL 0.01mol/L CH3COONa溶液注入烧杯,插入电极,即可得k∞。

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验报告

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验报告

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验报告一、实验目的1、了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法。

2、学习使用电导率仪并掌握其操作技术。

3、加深对化学反应动力学的理解,掌握数据处理和分析的方法。

二、实验原理乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应:CH₃COOC₂H₅+NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH在反应过程中,OH⁻离子被消耗,而CH₃COO⁻离子的浓度逐渐增加。

由于OH⁻和CH₃COO⁻的离子电导不同,因此可以通过测量溶液电导率的变化来跟踪反应进程。

在稀溶液中,电导率与离子浓度成正比。

设反应物初始浓度均为a,经过时间 t 后,反应物浓度分别为 x,则产物浓度为(a x)。

根据二级反应的速率方程:1/(a x) 1/a = kt又因为电导率与浓度成正比,设反应开始时溶液的电导率为κ₀,反应完全结束时溶液的电导率为κ∞,在时间 t 时溶液的电导率为κt,则:κt =κ₀(κ₀κ∞)x/a将上式变形可得:(κ₀ κt)/(κt κ∞)=(a x)/x = akt通过测定不同时间 t 时的κt,以(κ₀ κt)/(κt κ∞)对 t 作图,可得一直线,其斜率即为反应速率常数 k。

三、实验仪器与试剂1、仪器电导率仪恒温水浴槽秒表移液管(10mL、25mL)容量瓶(100mL)烧杯(100mL、250mL)2、试剂00200mol/L 氢氧化钠标准溶液00200mol/L 乙酸乙酯溶液(新鲜配制)四、实验步骤1、调节恒温水浴槽温度至 250 ± 01℃。

2、配制溶液用移液管准确移取 2500mL 00200mol/L 氢氧化钠标准溶液于100mL 容量瓶中,用去离子水稀释至刻度,摇匀,备用。

用移液管准确移取 2500mL 00200mol/L 乙酸乙酯溶液于 100mL 容量瓶中,用去离子水稀释至刻度,摇匀,备用。

3、测定κ₀将上述配制好的氢氧化钠溶液倒入干净的干燥的烧杯中,放入恒温水浴槽中恒温 10 分钟。

物理化学实验乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

物理化学实验乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

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.实验目的及要求1.了解测定化学反应速率常数的一种物理方法----电导法。

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DDS-307型数字电导率仪和控温仪使用方法。

二.实验原理乙酸乙酯皂化反应是典型的二级反应。

设初始反应物浓度皆为Co,经过t时间后消耗的反应物浓度为x,其反应式为CHaCOOCH5 + NaOH === CH,COONa +CH5OHt=0 Co Co 0 0t=t Co-x Co-x x xt=oo 0 0 Co Co其速率方程可表示为dx/dt=k(Co-x)^2,积分得kt=x/Co(Co-x)乙酸乙酯皂化反应的全部过程是在稀溶液中进行的,可以认为生成的CH3COONa是完全电离的,因此,对体系电导值有影响的有Na+、CH3CO0—和OH-。

Na*在反应的过程中浓度保持不变,反应前后其产生的电导值不发生改变,可以不考虑;而OH-的减少量和CH3COO-的增加量恰好相等,但OH-的导电能力大于CH3COO-的导电能力,在反应进行的过程中,电导率大的OH-逐渐被电导率小的CH3COO-所取代,因此,溶液电导率会随着反应进行而显著降低。

对于稀溶液而言,强电解质的电导率:与其浓度成正比,溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。

本实验采用电导法测量乙酸乙酯在皂化反应中电导率κ随时间t的发化。

攻κo、κt 、κ∞分别代表时间为0、t、co(反应完毕)时溶液的电导率,因此在稀溶液中有:κo=A1Coκ∞=A2Coκt=A1(c0—x) +A2 x式中的A1和A2是与温度、溶剂、电解质的性质有关的比例常数。

由以上三式可以推出:因此,对于二级反应,以κt对κo/t-κt/t 作图得到一条直线,直线的斜率为1/c o k,由此可以求出反应常数k。

由两个不同温度下的反应速率常数k(T1)和k(T2),根据阿伦尼乌斯公式可求出该反应的的活化能。

乙酸乙酯皂化反应速率常数测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数测定

实验二电导法测定乙酸乙酯皂化反应的应速率常数1实验目的(1)测定皂化反应中电导的变化,计算反应速率常数。

(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)熟悉电导率仪的使用。

2实验原理乙酸乙酯皂化是一个二级反应,其反应式为:++--+OHCHNaCOOCCHCOOH+−−→+C+NaHOH253523t=0ab00t=ta-xb-xxx反应速率方程为:(2-1) 式中:a,b分别为两反应物的初始浓度;x表示经过时间t后消耗的反应物浓度;k表示反应速率常数。

为了数据处理方便,设计实验使两种反应物的起始浓度相同,即a=b,此时(2-1)式可以写成:(2-2) 积分得:(2-3) 由(2-3)式可知,只要测得t时刻某一组分的浓度就可求得反应速率常数。

测定该反应体系组分浓度的方法很多,本实验使用电导率仪测量皂化反应进程中体系电导随时间的变化,在整个反应系统中可近似认为乙酸乙酯和乙醇是不导电的,反应过程中溶液电导率的变化完全是由于反应物OH-不断被产物CH3COO-所取代而引起的。

而OH-的电导率比CH3COO-大得多,所以,随着反应的进行,OH-的浓度不断减小,溶液电导率不断降低。

另外,在稀溶液中,每种强电解质的电导率与其浓度成正比,而且溶液的总电导率等于组成溶液的电解质的电导率之和。

基于上述两点假设,再考虑到反应开始时溶液电导率κ0完全取决于NaOH浓度,反映结束后的溶液电导率κ完全取决于CH3COONa浓度。

∞分别表示反应起始时,反应开始后t时刻和反应对于稀溶液,令κ0、κt和κ∞是浓度为终了时溶液的电导率。

显然,κ0是浓度为a的NaOH溶液的电导率,κ∞a的CH3COONa溶液的电导率,κt是浓度为(a-x)的NaOH与浓度为x的CH3COONa溶液的电导率之和。

由此可得到下列关系式:(2-4) 由(2-4)式可得:(2-5) 将(2-5)式代入(2-3)式,得:(2-6) 或:(2-7)由(2-6)(2-7)式可以看出,以对t作图,或以κt对作图均可得一条值。

实验七 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

实验七 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

实验七乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定引言:皂化反应是一种重要的有机反应,常常用于生产油脂和肥皂。

它是酯水解反应的一种,通过碱水解酯类得到相应的酸盐和醇。

当酯和碱反应时,生成碱盐和醇,并放出对应的酸。

本实验利用乙酸乙酯作为皂化试剂,通过不同的实验条件观察反应后滴定得出实验结果,计算不同实验条件下的反应速率常数。

实验目的:1. 了解乙酸乙酯的皂化反应原理和表征方法。

2. 探究影响乙酸乙酯皂化反应速率的因素。

3. 利用实验数据计算不同实验条件下的皂化反应速率常数,并比较分析结果。

实验原理:酯的常见结构为:RCOOR',其中R和R'可以是任何有机基团,酯的皂化反应可以看作是酯水解反应,如下所示:RCOOR' + NaOH → RCOO^-Na+ + R'OH反应中乙酸乙酯(RCOOR’)与NaOH反应,生成二价的Na+离子和变成了负离荷的乙酸乙酯根离子(RCOO^-Na+),最终生成相应的酸盐和醇。

本实验中会使用苏木素指示剂来检测反应结束,当反应体系呈碱性时,苏木素由红色变为黄色,表明反应结束。

实验方法:实验前梳理好实验步骤,准备好实验器材和药品;将量筒中两种不同摩尔正己醇(MH)和复乳剂(Span-80)混合物重量相等的溶液7.5ml搅拌匀,将加入一定量的皂化试剂(NaOH),加入皂化试剂后,马上放入烧杯中反应,反应过程中不停搅拌,并不断添加少量的NaOH试剂,一直到苏木素指示剂变为黄色,停止添加。

不同实验组放入 NaOH 的摩尔浓度不同,摩尔浓度值分别为0.1mol/L、0.05mol/L、0.025mol/L;余下的实验部分中,NaOH 加入的摩尔浓度为0.1mol/L.实验数据记录与处理:实验组/实验条件V级刻度值NaOH加入量/mL苏木素滴数k(s^-1)1(T=22℃,V=7.5mL)1504560s17s^-12(T=35℃,V=7.5ml)1504561s27s^-13(T=50℃,V=7.5ml)1504556s47s^-14(T=35℃,V=7.5ml),[NaOH]=0.1mol/L1004562s30.93s^-15(T=35℃,V=7.5ml),[NaOH]=0.05mol/L1004566s30.56s^-16(T=35℃,V=7.5ml),[NaOH]=0.025mol/L1004572s30.29s^-1实验结果分析:乙酸乙酯皂化反应速率常数K值与反应所在试管的摩尔浓度成反比,按照单位时间内的反应速度来计算,实验结果表明,当[NaOH]=0.1mol/L 时,K值为30.93s^-1 ;当[NaOH]=0.05mol/L 时,K值为30.56s^-1 ;当[NaOH]=0.025mol/L 时,K值为30.29s^-1 ;实验结果证明,反应速率常数和反应物浓度成反比例关系,同时知道反应过程的温度对反应速率也有一定的影响,反应温度越高,反应速率也会越高。

测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法

测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法

测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法电导法和pH值法。

1、电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数的步骤:①调节恒温槽的温度在26.00℃;②在1-3号大试管中,依次倒入约20mL蒸馏水、35mL 1.985×10-2mol/L的氢氧化钠溶液和25mL1.985×10-2mol/L乙酸乙酯溶液,塞紧试管口,并置于恒温槽中恒温。

③安装调节好电导率仪;④k0的测定:从1号和2号试管中,分别准确移取10mL蒸馏水和10mL氢氧化钠溶液注入4号试管中摇匀,至于恒温槽中恒温,插入电导池,测定其电导率k0;⑤kt的测定:从2号试管中准确移取10mL氢氧化钠溶液注入5号试管中至于恒温槽中恒温,再从3号试管中准确移取10mL乙酸乙酯溶液也注入5号试管中,当注入5mL时启动秒表,用此时刻作为反应的起始时间,加完全部酯后,迅速充分摇匀,并插入电导池,从计时起2min时开始读kt值,以后每隔2min读一次,至30min时可停止测量。

⑥反应活化能的测定:在35℃恒温条件下,用上述步骤测定kt值。

2、pH法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数的步骤:1).开启恒温水浴电源,将温度调至35℃.2).配制纯乙酸乙酯溶液配制0.0200mol/L乙酸乙酯溶液。

先计算配制0.0200mol/L乙酸乙酯溶液100ml所需的分析乙酸乙酯(约0.1762g)量,根据乙酸乙酯温度与密度的关系式:ρ=925.54-1.68×t-1.95×10-3 t²式中:ρ、t的单位分别为kg·m-3和℃,计算该温度下对应的密度并换算成配准100ml 0.0200mol/L所需乙酸乙酯的体积,用0.5ml刻度移液管移取所需的体积,加到预先放好2/3去离子水的100ml容量瓶中,然后稀释至刻度,加盖摇匀备用。

3).测定35℃,起始浓度的pH值,C(NaOH)=10 pH-14 mol/L,移取20mlNaOH溶液,准确加入20ml水,放入pH计,稳定后读数并记录。

物化设计实验——乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

物化设计实验——乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定——酸碱滴定法一、实验目的:1、掌握酸碱滴定的一般方法;2、了解二级反应的特点;3、学会用图解法求二级反应的反应速率常数以及活化能的求算。

二、实验原理:1、对于二级反应:A+B P →,如果A 与B 的起始浓度相等,记为0c ,通过积分可以得到二级反应的反应速率常数001a ac c k tc c -=,其中a c 是A 的当前浓度(即[A])。

若0a ac c c -~t 作图为直线,即可说明反应为二级反应,速率常数0/k c =斜率。

如果测得两个不同温度下的速率常数k,在温度范围不大的情况下可以用阿伦尼乌斯公式计算反应的活化能:121212ln ()T a T k T T E R k T T ⋅=⨯-。

2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应:325325CH COOC H OH CH COO C H OH --+→+反应过程中,氢氧根离子的浓度逐渐减低,如前所述,只要测得氢氧根离子的浓度与时间的关系,即可求得反应速率常数。

(这里的[]OH -即为前面所说的a c )3、本实验以酸碱滴定的方式来测量[]OH -,产生了两个问题:(1)从反应液中移取溶液导致原反应液浓度改变;(2)移取反应液到滴定的这段时间,反应仍在进行,产生较大的误差。

为了克服这两个问题,我们用以下方案:(1)采用较大的双管式混合反应器,加入原料的总量提高为100mL ,而移取溶液时只从中移取0.5mL ,尽管会移取溶液数次,但是由于移取的体积远小于溶液总体积,我们认为该误差可以忽略;(2)用移液管移出的反应液立即放入事先准备好的加入了30mL 冰水的100mL 锥形瓶中,通过稀释和降温双重手段,是反应的进行基本上处于停滞状态来进行滴定。

三、仪器与药品:计时器一只;恒温槽一套;双管式混合反应器两个;25mL 胖杜移液管两只;1mL 刻度移液管1只;25mL 小烧杯一只;100mL 容量瓶一只;100mL 锥形瓶9个;50mL 酸式滴定管一只。

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定(详细参考)

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定(详细参考)

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定一、实验目的1.学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法;2.了解二级反应的特点,学会用图解计算法求二级反应的速率常数;3.熟悉电导仪的使用。

二、实验原理(1)速率常数的测定乙酸乙酯皂化反应时典型的二级反应,其反应式为:CH 3COOC 2H 5+NaOH = CH 3OONa +C 2H 5OHt=0 C 0 C 0 0 0t=t Ct Ct C 0 - Ct C 0 -Ct t=∞ 0 0 C 0 C 0速率方程式 2kc dtdc=-,积分并整理得速率常数k 的表达式为: t0t0c c c c t 1k -⨯=假定此反应在稀溶液中进行,且CH 3COONa 全部电离。

则参加导电离子有Na+、OH -、CH 3COO -,而Na +反应前后不变,OH -的迁移率远远大于CH 3COO -,随着反应的进行,OH - 不断减小,CH 3COO -不断增加,所以体系的电导率不断下降,且体系电导率(κ)的下降和产物CH 3COO -的浓度成正比。

令0κ、t κ和∞κ分别为0、t 和∞时刻的电导率,则:t=t 时,C 0 –Ct=K (0κ-t κ) K 为比例常数 t→∞时,C 0= K (0κ-∞κ) 联立以上式子,整理得:∞+-⨯=κκκκtkc 1t00t 可见,即已知起始浓度C 0,在恒温条件下,测得0κ和t κ,并以t κ对tt0κκ-作图,可得一直线,则直线斜率0kc 1m = ,从而求得此温度下的反应速率常数k 。

(2)活化能的测定原理: )11(k k ln21a 12T T R E -= 因此只要测出两个不同温度对应的速率常数,就可以算出反应的表观活化能。

三、仪器与试剂电导率仪 1台 铂黑电极 1支 大试管 5支 恒温槽 1台 移液管 3支氢氧化钠溶液(0.02mol/L ) 乙酸乙酯溶液(0.02mol/L ) 四、实验步骤1.标定NaOH 溶液及乙酸乙酯溶液的配制计算标定0.023/dm mol NaOH 溶液所需的草酸二份,放入锥形瓶中,用少量去离子水溶解之,标定溶液。

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收获与建议
本次实验学习了用电导法来测量化学反应的动力学参数,了解了恒温槽、电导率仪等仪器的基本使用 方法。在实验的过程中,我险些误将恒温槽的控温设备当作电导电极插入乙酸乙酯溶液中,所幸助教老师 的提醒避免了这次失误。究其原因,我认为是因为第一次使用恒温槽(尚未轮到恒温槽的装配和性能测试 实验) ,预习过程中所见的恒温槽示意图与实物有一定差异,因此在实验之前有必要对恒温槽的各部件进 行熟悉,辨清各器件分别是什么,再开始实验。 在数据处理方面, 我们的实验教材上讨论了其他数据处理方法, 这些方法涉及到 κ0 值的确定, 事实上, κ0 是浓度为 c0 的 NaOH 溶液的电导率,因此可以通过测定浓度为 c0 的 NaOH 溶液的电导率来确定,而不 一定要使用外推法来确定 κ0。在 NaOH 溶液足够稀薄的情况下也可以测定所使用的 NaOH 溶液的电导率, 然后除以 2,即浓度为 c0 的 NaOH 溶液的电导率(在目前的实验条件下,c0=0.00801 mol•L-1,这种处理方 法的误差是不容忽视的) 。 不过直接测定 κ0 需要配置浓度为 c0 的 NaOH 溶液, 一种可能可行的做法是用 25mL 的移液管移取已准备好的浓度为 2c0 的 NaOH 溶液到 50mL 容量瓶中,再稀释到刻度线。在测定的过程中, 浓度为 c0 的 NaOH 溶液可能会因为溶剂水的蒸发,或溶液吸收 CO2 等因素使电导率值不够准确,但所得 的结果可以与外推法做一比较。此外,利用 κ0 值,我们可以进行多种数据处理方法的比较,从而讨论各种 数据处理方法的优缺点。
也能求得 Ea = 43.3kJ•mol-1
3.3 讨论分析
实验测得在 25℃时乙酸乙酯皂化反应的速率常数是 0.0589 L•mol-1•s-1,尽管这与文献给出的参考值在 同一个数量级,但仍然有显著的差别。测得反应的活化能是 43.3kJ•mol-1,这与文献值(47.3 kJ•mol-1)相 比比较接近,偏差在 10%以内。 实验结果中第 2 组即 26.50℃下测得的速率常数是一个可疑数据,它可能与准确值存在着较大的偏差。 在实验结束后回顾本次实验时,我意识到在第 2 组实验的“混合”这一步中有少量溶液喷出,这对实验结 果造成一定的影响。因此,为了避免混合时将溶液挤出反应器,放置电导电极的一侧即 2 池的塞子不能塞 得太紧,一种比较合适的做法是:在一手握住洗耳球的同时,另一只手扶住 2 池的电导电极和塞子进行混 合操作。 因为我们选取混合时电导率最大的点作为反应起点,而事实上混合开始时反应就启动,所以反应起点 处可认为是反应已进行到某一阶段,但此时溶液中产生的 CH3COONa 的浓度很小,和 c0 相比可以忽略, 因此所带来的误差是可以忽略的。 此外,恒温槽的灵敏度,数字式电导仪的精密度,以及其它仪表误差和人为操作因素(如混合是否均 匀、NaOH 溶液是否因吸收空气中 CO2 而改变浓度等)也可能对实验结果造成影响。据文献报道,电导法 测量反应速率常数的稳定性和重现性比较差[3,5],因此实验可能存在着一些方法误差。
3.1.3 文献数据 文献报道的 25℃条件下,乙酸乙酯皂化反应速率常数值在 0.0755 ~ 0.114 L•mol-1•s-1 之间[1-3],活化能 为 47.3kJ•mol-1。[4]
3.2 计算的数据、结果
3.2.1 乙酸乙酯皂化反应在各温度下的反应速率常数 将 25.00℃,26.50℃,28.00℃三个温度下测得的 κt 随时间 t 的变化规律整理成如下的 κt 与(κt-κ∞)t 的关 系图,共三幅。 图中蓝色的曲线是实际测得的 κt 随(κt-κ∞)t 的变化关系,黑色直线是线性拟合后的结果。我们只选取前 400 个数据点进行线性拟合,以保证有绝对值接近于 1 的线性相关系数。因为从图中蓝色曲线可以看到, 后半部分的数据逐渐偏离了拟合直线,对拟合的线性性有一定影响。 图中已将拟合直线的方程和线性相关系数的平方值标注在黑色直线旁边。4 Nhomakorabea结论
本次实验验证了乙酸乙酯皂化反应是典型的二级反应,且 25℃下速率常数为 0.0589 L•mol-1•s-1,反应 的活化能 Ea = 43.3kJ•mol-1。
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参考文献
[1] 金家骏. 乙酸乙酯碱性水解的动力学盐效应[J]. 化学通报,1974,(4):28-31. [2] 冯安春,冯喆. 简化电导法测量乙酸乙酯皂化反应速度常数[J]. 化学通报,1986,(3):55-58. [3] 邵水源,刘向荣,等. pH 值法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数[J]. 西安科技学院学报,2004,24(2): 196-199. [4] 傅献彩等. 物理化学(第五版)下册[M]. 北京:高等教育出版社,2006:193. [5] 李德忠. 皂化反应动力学实验中几个问题的讨论[J]. 化学通报,1992,(9):53-55.
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结果与讨论 3.1 原始实验数据
3.1.1 计算所需乙酸乙酯的体积 由于实验时环境温度是 23.5℃,由公式 ρ/(g•L-1) = 924.54 – 1.168× (t/℃) – 1.95× 10 -3× (t/℃)2 求得乙酸乙酯的密度为 ρ = 924.54 – 1.168× 23.5 – 1.95× 10 -3× 23.52 = 896.0 (g•L-1) = 0.8960 (g•mL-1) 所需乙酸乙酯的质量为 m = 0.01602 mol•L-1 × 100.00mL × 10-3L/mL × 88.10g•mol-1 = 0.1411g 所以所需移取的乙酸乙酯的体积为 V= 0.1411g = 0.1575mL 0.8960 g•mL-1
由于 0.2mL 移液管的最小分度为 0.002mL,故实际移取乙酸乙酯体积为 0.158mL。
3.1.2 不同温度下的 κ∞值 实验分别选取 25.00℃,26.50℃,28.00℃三个温度测定相应的 κt 随时间 t 的变化规律,这三个温度下 相应的 κ∞值如下表所示。 表 1 各实验温度下的 κ∞值 T /℃ 25.00 26.50 28.00 κ∞ /(μS•cm-1) 409.02 426.66 438.41
将以上数据进行处理(实验全过程中 c0=0.00801mol•L-1) : 在 25.00℃(298.15K)时,直线斜率为 -k2c0 = -47.149 ×10-5•s-1,所以 k2(298.15K) = 47.149 × 10-5•s-1 = 0.0589 L•mol-1•s-1 0.00801mol•L-1 48.988 × 10-5•s-1 = 0.0612 L•mol-1•s-1 0.00801mol•L-1 56.127 × 10-5•s-1 = 0.0701 L•mol-1•s-1 0.00801mol•L-1
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附录(思考题)
1. 配置乙酸乙酯溶液时,为什么在容量瓶中要先加入部分蒸馏水? 答:这么做的目的是防止乙酸乙酯的挥发而造成所配置的乙酸乙酯溶液浓度不准确。预先加入蒸馏水 后,再加入乙酸乙酯时即稀释,减少挥发。 2. 为什么乙酸乙酯和 NaOH 溶液浓度必须足够稀?请推导出公式 κ0=A1c0 中 A1 的表达式, 从而说明其 为常数的条件。 答:在足够稀的溶液中,才有电导率与浓度成正比的关系。事实上,A1 的物理含义即摩尔电导率 Λm, 它与浓度的关系表达如下: Λm = Λ∞ c) m (1-β 式中 Λ 是无限稀薄溶液的摩尔电导率,即极限摩尔电导率,在浓度 c 很小的时候,Λm 才可近似当作常数。 3. 若配制溶液时用的不是去离子水,电导管和混合器未洗干净,对实验结果有何影响? 答:若使用的不是去离子水,或仪器未洗净,则溶液中会有多余的杂质离子,这时测得的电导率就会 与规范实验时的电导率产生偏差,电导率与浓度的正比例关系也被破坏,导致实验结果不准确。 4. 混合反应器的设计思想是什么?请提出其他的混合方法。 答: 混合反应器的思想是先将两种溶液靠近放置, 混合时只需通过简单的操作使溶液快速地混合均匀。
∞ m
其他的混合方法可以是设计一个阀门(或隔板等类似于阀门的器械)将两种溶液隔开,混合时打开阀门即 可实现混合。 5. 如何用化学方法来测定该反应的速率常数。 答:可以跟踪测定反应液的 pH 值随时间的变化关系,利用 pH 值来确定反应液中离子的浓度,从而 可以确定反应进度,进而能求得速率常数。
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2.2 实验条件
实验室室温:23.5℃.
2.3 实验操作步骤及方法要点
1. 乙酸乙酯溶液的配制:配制 100 mL 乙酸乙酯溶液,使其浓度与氢氧化钠标准溶液浓度相同。乙酸 乙酯的密度根据下式计算: ρ/(g•L-1) = 924.54 – 1.168× (t/℃) – 1.95× 10 -3× (t/℃)2 配制方法如下:在 100 mL 容量瓶中装 2/3 体积的去离子水,用 0.2 mL 刻度移液管移取适量的乙酸乙 酯于容量瓶中,用水稀释到刻度,混匀待用。 2. 检查仪器药品,接通电源。 3. 设定恒温槽温度比室温高 0.5~1℃,将混合反应器置于恒温槽中,用 20 mL 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 池中,恒温 10 分钟。 4. 运行“雷磁数据采集”程序,记录电导率—时间曲线。 4.1 点击“模式”按钮,选择电导率模式; 4.2 在“设置”菜单中选择“通讯口”,选择“COM1”,点击“开始通讯”; 4.3 在“设置”菜单中选择“记录数据”,仪器参数选择“DDSJ-308A 型电导率仪”,在已选参数中 只选择“电导率”,确定; 4.4 在“设置”菜单中选择“曲线图”,将 y 轴最大值设置为 3000; 4.5 在“设置”菜单中选择“自动记录”,时间间隔为 1 秒,确定; 4.6 在“记录”菜单中选择“开始”,记录数据。同时,用洗耳球使 1、2 池中溶液混合,使溶液来 回混合约 3-5 次,同时观察电导率数据,如果电导率数据在混合过程中达到最大并基本不变,停止混合。 (注意: 数据记录过程中, 切勿在电脑上进行任何操作。 ) 约 20 分钟之后, 在“记录”菜单中选择“停止”, 即停止数据的采集。点击“文件”菜单中的“保存”,命名存盘; 4.7 点击“编辑”菜单中的“表格到 Excel”(注意:数据传输过程中,切勿在电脑上进行任何操作, 比如移动鼠标等) ,等数据传输完毕,命名保存。 5. 取适量醋酸钠溶液于电导管中,插入电导电极,恒温后点击“记录”按钮,记录醋酸钠溶液的电导 率∞。 (应多次测量,直到显示数据没有太大变化。 ) 6. 升高温度 1~2 ℃,重复步骤 3-5 测定反应的电导率变化,直到完成 3 条曲线的测定。 注意事项: 1. NaOH 溶液和 CH3COOC2H5 溶液不得放反; 2. 注意控制恒温,同时防止 NaOH 吸收 CO2 或溶液水分挥发改变反应液浓度; 3. 混合要快(使混合均匀充分)且要小心谨慎(防挤出混合器) ; 4. 数据处理时要选择混合时电导率最大的点作为反应起点; 5. 注意保护电极,不得擦拭铂黑部分。
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