物理化学实验报告-乙酸乙酯皂化反应动力学研究

乙酸乙酯皂化反应动力学研究

摘要：本实验通过乙酸乙酯的皂化反应来研究化学反应动力学的规律。实验通过电导法测定乙酸乙酯的皂化反应体系中的电导率，由此计算反应的速率常数及其活化能，同时了解具有简单级数的化学反应的动力学特征。

关键词：皂化反应、电导率、反应速率常数、活化能

Research of Ethyl Acetate’s Saponification

Reaction for Dynamics

Abstract: In this experiment, we calculate the Rate constant of the saponification reaction by using method of measuring Electrolytic conductance, and then calculate the activation energy of the reaction. According to the research, we find some regulates for dynamics.

Key Words: activation energy, Electrolytic conductivity, Rate constant, saponification reaction

1. 序言

化学动力学是研究化学反映过程的速率和反应机理的物理化学分支学科，它的研究对象是物质性质随时间变化的非平衡的动态体系。本实验通过乙酸乙酯的皂化反应来初探化学反应动力学的一些相关性质和规律。

乙酸乙酯皂化反应是一个在化学和工业应用上均有着重大意义的有机反应，而反应速率常数是化学反应一个重要的动力学参数。本实验采用物理方法，通过测定不同时刻溶液的电导率来得到反应各物质的浓度，进而确定反应速率常数，并进一步计算出该反应的活化能。

2. 实验部分

2.1 实验仪器与试剂

DDS7－308型电导率仪

JB—1B型磁力搅拌器

CS501型超级恒温槽

5mL移液管（1个），100mL移液管（1个），50mL的烧杯（1个），50mL滴定管（1个），250mL锥形瓶（3个）；

秒表；

CH3COOC2H5试剂（分析纯），NaOH（分析纯），酚酞指示剂溶液。

2.2 实验步骤

1）在室温下对配制好NaOH溶液进行滴定，重复三次以上，取平均值；

2）将恒温槽温度调在30.00℃，取100ml配制且滴定好的NaOH溶液置于恒温夹套反应器中，插入洗净且吸干水的测量电极，恒温10分钟等电导仪上的读数稳定后，每隔1分钟读取一次数据，测定三个平行的数据；

3）完成L

的测定后，使用5mL的移液管移取所需用量的乙酸乙酯，穿过大口玻璃套，将

乙酸乙酯全部放入溶液中，读数平稳变化后，尽快测量第一组数据，以后每隔1分钟读一次数，15分钟后每隔2分钟读一次数，进行到35分钟后结束；

4）按步骤2、3在35.00℃下进行测量。

2.3 注意事项

1）NaOH溶液会吸收空气中的CO2，所以当配置好NaOH溶液后，应马上进行滴定并马上开始实验，否则会导致NaOH的浓度发生变化而影响实验结果；

2)NaOH溶液和乙酸乙酯混合之前应该先恒温，以减小温度变化对实验的结果的影响；

3)取少量的乙酸乙酯的时候应该格外小心，当把乙酸乙酯加到一半时应该立即计时，同时应该避免把乙酸乙酯弄到器壁上而使得乙酸乙酯用量发生改变，影响其浓度；

4）小磁子要在中心处旋转起来，使反应物质充分接触。

3. 结果与讨论

3.1 实验结果

反应速率常数K (30℃) = =9.71(L/mol•min)；K (35℃) = 12.90(L/mol•min) 活化能E a=45.29 kJ/mol

相对误差（51.47-45.29）/ 51.47=12.0%

3.2 误差分析

①本实验的数据处理方法是造成结果较大误差的根本原因。

1）在导出L L

L L

akt

t

t

-

-

=

∞

这个公式时，我们假定溶液较稀，CH3COONa完全电离，这是一

种较简单的近似。而实际实验过程中，CH3COONa不能完全电离，还是会存在一定未电离的CH3COONa分子，NaOH的浓度与电导率之间有着更为复杂的关系。

2）运用本实验提供的方法我们需要测出反应体系的初始电导率。在实际的实验操作中，L0的测定和L一样，是单独配制溶液测定的。很显然，测定G0与测定G 的反应液不属于同一体系，所测定的G对于反应体系而言有着不可避免的系统误差。G0的测定误差将会影响到数据处理的精度。

②实验操作中易产生误差。

1）实验过程中将乙酸乙酯添加到实验仪器时，可能有少许乙酸乙酯粘在器璧上而使得实验时的浓度与计算所用浓度不符。

2）实验过程中使用乙酸乙酯的量很少，因此在取溶液的过程很容易造成较大的误差。

③滴定时造成的误差。

放置的NaOH溶液会吸收空气中的CO2变成Na2CO3，而使得滴定时的NaOH浓度和实验过程中使用的NaOH的浓度略有不同。滴定也存在误差，如读数的误差。

④其他的系统误差：如恒温槽有轻微的温度波动，电导仪老化等。

3.3 讨论与思考

（1）关于实验结果和拟合曲线的讨论

①在反应开始的一段时间内，曲线上的点了偏离了拟合曲线一些，这可能是因为反应的开

始阶段，反应速率较快，反应物未充分混合，各处浓度不完全一致，得电导率不大稳定。

又因本反应为吸热反应，开始时温度会有所降低，起始段的数据反映的是略低温度下的k值，这点从拟合图中也可以清楚地看到。

②我们在不同温度下都得到了线性程度较好的直线，说明乙酸乙酯的皂化反应为二级反

应。