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、预习提问

1.为什么可用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数？

2.二级反应有什么特点？

3.怎样使用DDS-307型电导率仪？

4.t κκ、0各代表什么？如何测定？

二、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。

三、实验原理

1.二级反应的动力学方程

产物→+B A

t=0 a a t=t a-x a-x

2)()(x a k dt

dx dt x a d dt dc A -==--=- （1） 定积分得：x a x ta k -⋅=

1 （2） 以t x

a x ~-作图若所得为直线，证明是二级反应，并从直线的斜率求出k 。 如果知道不同温度下的速率常数)()(21T k T k 和，按阿仑尼乌斯方程计算出该反应的活化能E 。

)()()(ln 1

22112T T T T R T k T k E -⨯= （3） 2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：

OH H C COONa CH NaOH H COOC CH 523523+→+ t=0 a a 0 0 t=t a-x a-x x x

t=∞ 0 0 a a

反应前后OH H C H COOC CH 52523和对电导率的影响不大，可忽略。故反应前只考虑NaOH 的电导率κ，反应后只考虑COONa CH 3的电导率κ。对稀溶液而言，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该溶液的电解质电导率之和。 故存在如下关系式：

a A ⋅=10κ a A ⋅=∞2κ x A x a A t 21)(+-=κ 由上三式得：a x t ⋅--=∞)(00κκκκ，代入（2）式得 )(10∞

--⋅=κκκκt t ta k 重新排列得：∞+-=κκκκt

ka t t 01 因此，以t

t

t κκκ-0~作图为一直线即为二级反应，并从直线的斜率求出k 。

四、仪器与药品

DDS-307型数字电导率仪（附铂黑电极）1台，恒温水槽1套，停表1只，

叉形电导管2只，直试管1只，移液管（10ml,胖肚）2根，吸液管（5ml 1根，10ml 2根）， 烧杯（50ml ）1只,容量瓶(100ml)2个，称量瓶（25mm Χ23mm ）1只。

乙酸乙酯（分析纯），氢氧化钠（教师预先配制的大浓度0.2mol/l ）

五、实验步骤

1.恒温槽调节及溶液的配制

调节恒温槽温度为298.2K(25℃)。同时电导率仪提前打开预热。

先用称量法配制乙酸乙酯溶液100ml ，浓度在0.02mol/l 左右。

再据所配乙酸乙酯溶液的浓度，配同等浓度的氢氧化钠溶液（由所给大浓度稀释即可）。 2.0κ的测定

分别取10ml 蒸馏水和10ml 所配NaOH 溶液，加到洁净、干燥的叉形管中充分混匀，置于恒温槽中恒温5min 。用DDS-307型数字电导率仪测定已恒温好的NaOH 溶液的电导率0κ。 3.t κ的测定

在另一只叉形管的直支管中加10ml 523H COOC CH 溶液，侧支管中加10ml NaOH 溶液。恒温后，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间，并把电导电极插入直支管中。当反应进行6min,9min,12min,15min,,20min,25min,30min,35min,40min 时各测电导率一次，记录电导率t κ及时间t 。

4.调节恒温槽温度为308.2K(35℃)，重复上述步骤测定其0κ和t κ，但在测定t κ时是按反应进行4min,6min,8min,10min,,12min,15min,18min,21min,24min ，27min,30min 时测其电导率。

六、结果要求

1. t κ～t t

κκ-0作图应为一线性较好的直线。

2. 25℃（24.3℃ ）时乙酸乙酯皂化反应速率常数的标准值（摘自I.C.T Vol Ⅶ p.129）为：

其平均活化能为11 kcal.mol -1(摘自“化学便览”基础篇（修订二版）p.1075)。

实验要求k 为6±1 (mol/l)-1.min -1，E 为11±3 kcal.mol -1

。

七、影响结果的一些因素

1.乙酸乙酯皂化反应系吸热反应，混合后体系温度降低，故在混合后的开始几分钟内所测溶液电导偏低。因此最好在反应6分钟后开始测定，否则所得结果呈抛物线形。

2.如NaOH 溶液和CH 3COOC 2H 5溶液浓度不等，而所得结果仍用两者浓度相等的公式计算，则作图所得直线也将缺乏线性。

3.温度对速率常数影响较大，需在恒温条件下测定。在水浴温度达到所要的温度后，不急于马上进行测定，须待欲测体系恒温10分钟，否则会因起始时温度的不恒定而使电导偏低或

偏高，以致所得直线线性不佳。

4. 测定0κ时，所用的蒸馏水最好先煮沸，否则蒸馏水溶有CO 2，降低了NaOH 的浓度，而使0κ偏低。

5.测35℃的0κ时，如仍用25℃的溶液而不调换，由于放置时间过长，溶液会吸收空气中的CO 2，而降低NaOH 的浓度，使0κ偏低，结果导致k 值偏低。

八、实验数据及处理

101988.0:523-⋅l mol C H COOC CH 101988.0:-⋅l mol C NaOH

恒温温度：25℃ 102460-⋅=cm us κ

恒温温度：35℃ 102860-⋅=cm us κ

分别以25℃、35℃所测结果作t κ～

t t κκ-0图的二条直线 25℃直线斜率：5.17394515001780=--，11252min )/(7.52

/01988.05.171--⋅=⨯=l mol k 35℃直线斜率：31.9619019002170=--，11352min )/(7.102

/01988.031.91--⋅=⨯=l mol k 1212252

352303.2log T T T T R E k k ⋅-⋅= 137.472

.2982.3082.3082.298314.8303.27.57.10log -⋅=-⨯⨯⨯⨯=mol kJ E