实验十 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1

实验四电导法乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

1.实验目的

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DDS-11AT型数字电导率仪和控温仪使用方法。

2.实验原理

1）对于二级反应：A+B→产物，如果A，B两物质起始浓度相同，均为a，则反应速率

的表示式为

（1）

式中x为时间t反应物消耗掉的摩尔数，上式定积分得：

（2）

以作图若所得为直线，证明是二级反应。并可以从直线的斜率求出k。

所以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或产物的浓度，即可求得该反应的速率常数。

如果知道不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2)，按Arrhenius公式计算出该反应的活化能E

（3）

2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，其反应式为：

OH-电导率大，CH3COO-电导率小。因此，在反应进行过程中，电导率大的OH-逐渐为电导率小的CH3COO-所取代，溶液电导率有显著降低。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。如果乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式：

（4）

（5）

（6）

A1，A2是与温度、电解质性质，溶剂等因素有关的比例常数，κ0，κ∞分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。κt为时间t时溶液的总电导率。由(9.4)，(9.5)，(9.6)三式可得：

代入(2)式得：

（7）

重新排列即得：

因此，以作图为一直线即为二级反应，由直线的斜率即可求出k，由两个不同温度下测得的速率常数点k (T1)，k(T2)，求出该反应的活化能。

3.仪器与药品

DDS-llA(T)型电导率仪(附DIS一型铂黑电极)1台，停表1只，恒温水槽1套，叉形电导池2只，移液管(25mL，胖肚)1根，烧杯(50mL)1只，容量瓶(100mL)1个，称量瓶(25mm×23mm)1只。乙酸乙酯(分析纯)(O.0200mol／L)。氢氧化钠(O.0200mol／L)。

4.实验步骤

1）恒温槽调节及溶液的配制

调节恒温槽温度为293.2K。

配制0.0200mol／L的CH3COOC2H5溶液100mL。分别取20mL蒸馏水和35mL0.0200mol／L NaOH 的溶液，0.0200mol／L的CH3COOC2H525mL加到洁净、干燥的1~3号三支大试管中充分混合均匀，置于恒温槽中恒温10min。

2）κ0的测定

用DDS一11(T)型数字电导率仪测定上述已恒温的NaOH溶液的电导率κ0。

3）κt的测定

从二号试管取10mL 0.0200 mol／L NaOH，注入5号试管，再从3号试管取10mL 0.0200 mol ／LCH3COOC2H5，在恒温情况下，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间(注意停表一经打开切勿按停，直至全部实验结束)。

当反应进行2min时测电导率一次，以后每隔2min测电导率一次，至30min时结束。记录电导率κt及时间t。

4）调节恒温槽温度为298.2K，重复上述步骤测定其κ0和κt

5.实验注意事项

1）本实验所用的蒸馏水需事先煮沸，待冷却后使用，以免溶有的C02致使NaOH溶液浓度发生变化。

2）配好的NaOH溶液需装配碱石灰吸收管，以防空气中的C02进入瓶中改变溶液浓度。

3）测定298.2K、308.2K的κ0时，溶液均需临时配制。

4）所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浓度必须相等。

5）CH3COOC2H5溶液须使用时临时配制，因该稀溶液会缓慢水解影响CH3COOC2H5的浓度，且水解产物(CH3COOH)又会部分消耗NaOH。在配制溶液时，因CH3COOC2H5易挥发，称量时可预先在称量瓶中放入少量已煮沸过的蒸馏水，且动作要迅速。

6）为使NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液确保混合均匀，需使该两溶液在叉形管中多次

来回往复。

7）不可用纸拭擦电导电极上的铂黑。

6.数据处理

1）将列表。

表一，293.2K时的实验数据

时间t/min kt k0-kt (k0-kt)/t

2 1866 434 217.00

4 172

5 575 143.75

6 1616 684 114.00

8 1529 771 96.38

10 1458 842 84.20

12 1397 903 75.25

14 1346 954 68.14

16 1301 999 62.44

18 1263 1037 57.61

20 1229 1071 53.55

22 1199 1101 50.05

24 1172 1128 47.00

26 1149 1151 44.27

28 1126 1174 41.93

30 1106 1194 39.80

32 1088 1212 37.88

表一，298.2K时的实验数据

时间t/min kt k0-kt (k0-kt)/t 2 2170 260 130.00 4 1961 469 117.25 6 1833 597 99.50

8 1728 702 87.75

10 1645 785 78.50

12 1577 853 71.08

14 1523 907 64.79

16 1477 953 59.56

18 1438 992 55.11

20 1406 1024 51.20

22 1376 1054 47.91

24 1349 1081 45.04

26 1328 1102 42.38

28 1306 1124 40.14

30 1287 1143 38.10

32 1272 1158 36.19

2）用图解法绘制图。