实验八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、目的及要求

 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。

二、原理

乙酸乙酯的皂化反应为二级反应：

CH₃COOC₂H₅+NaOH=CH₃COONa+C₂H₅OH

在这个实验中，将CH₃COOC₂H₅和NaOH采用相同的浓度，设a为起始浓度，同时设反应时间为t时，反应所生成的CH₃COONa和C₂H₅OH的浓度为x，那么CH₃COOC₂H₅和NaOH的浓度为（a－x），即

CH₃COOC₂H₅+NaOH= CH₃COONa+ C₂H₅OH

t=0时，       a            a         0            0

t=t时，       a-x          a-x        x            x

t→∞时，      0            0         a            a

其反应速度的表达式为：

dx/dt=k（a-x）²

k—反应速率常数，将上式积分，可得

kt=x/[a（a-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是全部电离的，因此对体系电导值有影响的有Na⁺、OH^-和CH₃COO^-，而Na⁺、在反应的过程中浓度保持不变，因此其电导值不发生改变，可以不考虑，而OH^-的减少量和CH₃COO^-的增加量又恰好相等，又因为OH^-的导电能力要大于CH₃COO^-的导电能力，所以体系的电导值随着反应的进行是减少的，并且减少的量与CH₃COO^-的浓度成正比，设L₀—反应开始时体系的电导值，L∞—反应完全结束时体系的电导值，L_t—反应时间为t时体系的电导值，则有

    t=t时，     x=k'（L₀-L_t）

t→∞时，    a=k'（L₀-L∞）

k'为比例系数。

代入*式得

L_t=1/ka×[（L₀-L_t）/t]+ L∞

以L_t对（L₀-L_t）/t作图，得一直线，其斜率为1/ka，由此求得k值。

三、实验仪器和试剂

   恒温水浴一套，电导率仪一台，秒表一只，羊角型电导池一支，移液管一支，试管一只，移液管（10mL）二只，移液管（2mL带刻度）一只，容量瓶（50mL）一只，容量瓶（1000mL）一只，0.1mol NaOH溶液，乙酸乙酯（A.R）分子量88.11，密度0.9002L/ml）。

K1：电源开关         K4：校正调节     K7：电极常数调节

K2：高周、低周开关   K5 ：量程选择开关  C1：电极插口    

K3：校正、测量开关    K6：电容补偿调节  C2：10毫伏输出   

四、实验步骤

1．  溶液的配制

1．  1氢氧化钠溶液的配制

用移液管吸取10 mL NaOH标准溶液于50mL容量瓶中稀释至刻度，摇匀。

1．  2乙酸乙酯的配制（4组配1瓶）

     乙酸乙酯的毫升数=[（NaOH标准溶液浓度/5）×88.11]/0.9

先取500mL蒸馏水加入1000mL容量瓶中，加入计算所得的乙酸乙酯的毫升数，加水稀释至刻度摇匀。

2．   将恒温槽的温度调至25℃

2．1 打开恒温槽电源，看设定温度的黄字如果是25℃可不调，直接打开电源即可（如果不是25℃按功能键，使红色数字变成SP，这时按△升温，▽降温键，使黄字变为25.00）。然后按功能键使其显示温度。

3． L₀的测定

用移液管量取NaOH和蒸馏水各10mL加入试管中，置于恒温槽中恒温。待恒温10分钟测电导率。

测定方法：

     打开数显电导率仪，仪器自动显示标准。将电极插入试管中，将温度补偿调至25℃。将电导池常数调到对应位置（如常数为0.98，常数调为9.8）。按动“标准/测量”键，进行测量，此时电导率仪显示数字就是L₀的值（用蒸馏水冲洗电极后擦干备用）。

4．   L_t的测定

将10mLNaOH和10mL乙酸乙酯分别加入羊角型电导池中（两种溶液不能混合）。恒温十分钟后将两种溶液混合，同时用秒表记录下反应时间。并在两管中混合3次。把电极插入立管中，并在2、4、6、9、12、15、20、25、30、40、50、60分钟读取电导率L_t。12组数读完后关闭恒温槽电源，关闭电导率仪。实验结束。

    实验完毕后，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、L_t、L₀－L_t及（L₀－L_t）/t等数据列于下表：

实验温度：25℃     气压：98.39kPa    L₀:1.934 ms/cm

2、以L_t对（L₀－L_t）/t作图，由所得直线斜率，求出反应速率常数k。

随手盖上瓶塞殊为重要。

 4、乙酸乙酯溶液要重新配制，因放置过久，能自行缓慢水解而影响结果。

七、思考题

  1、若需测定L_∞值，可如何进行？

答：干燥大试管中加入约5毫升0.01 mol·dm^-3 乙酸钠，恒温后（约15分钟）读数。

  2、若欲计算本反应的活化能，作何种测定？

答：若由实验求得两个不同温度下得速率常数k，则可利用公式：

计算出反应的活化能E。

不同温度下乙酸乙酯皂化反应速率常数文献值

第二篇：乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强，反之越小。

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.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

t=0      a    a

t=t      a-x   a-x   

          （1）

定积分得：                     （2）

以作图若所得为直线，证明是二级反应，并从直线的斜率求出。

如果知道不同温度下的速率常数，按阿仑尼乌斯方程计算出该反应的活化能。

                    （3）

2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：

 

t=0          a             a             0           0

t=t          a-x           a-x            x           x

t=∞         0             0             a           a

反应前后对电导率的影响不大，可忽略。故反应前只考虑的电导率，反应后只考虑的电导率。对稀溶液而言，强电解质的电导率与其浓度成正比，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：

                     

由上三式得：，代入（2）式得

重新排列得：

因此，以作图为一直线即为二级反应，并从直线的斜率求出。

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（25mmΧ23mm）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.的测定

分别取10ml蒸馏水和10ml所配溶液，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溶液的电导率。

3.的测定

在另一只叉形管的直支管中加10ml溶液，侧支管中加10ml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和，但在测定时是按反应进行4min,6min,8min,10min,,12min,15min,18min,21min,24min，27min,30min时测其电导率。

六、结果要求

1. ～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CH₃COOC₂H₅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. 测定时，所用的蒸馏水最好先煮沸，否则蒸馏水溶有CO₂，降低了NaOH的浓度，而使偏低。

5.测35℃的时，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CO₂，而降低NaOH的浓度，使偏低，结果导致k值偏低。

八、实验数据及处理

             

恒温温度：25℃    （微西门子每厘米）

恒温温度：35℃   

分别以25℃、35℃所测结果作～图的二条直线

25℃直线斜率：，

35℃直线斜率：，

九、思考题

1.为何本实验要在恒温条件下进行，而且NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液混合前还要预先恒温？

答：因反应速度与温度有关，温度每升高10℃，反应速度约增加2~4倍，同时电导率也与温度有关，所以实验过程中须恒温。且NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液混合前要预先恒温，以保证反应在实验温度下进行。

2.如果NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液的起始浓度不相等，试问应怎样计算？

答：要按，

式中（a为两溶液中浓度较低的一个溶液浓度）

以～t作图，可得到和的值，解出不同t时的x值，然后，就可求出k。

3.如果NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液为浓溶液，能否用此法求值？为什么？

答：不能。因为只有对稀溶液，强电解质的电导率与其浓度成正比，才会推倒得到

～作图为一直线，进而求得值。

十、实验注意事项：

1.用书中的公式计算速率常数（）时，要求所用的NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液两者的浓度要相同。

2.由于CH₃COOC₂H₅易挥发，故称量时应在称量瓶中准确称取，并需动作迅速。

3. 由于CH₃COOC₂H₅在稀溶液中能缓慢水解，会影响CH₃COOC₂H₅的浓度，且水解产物CH₃COOH又会消耗NaOH。所以CH₃COOC₂H₅水溶液应在使用时临时配制。

4.在测定时，所用的蒸馏水最好先煮沸，以除去CO₂；25℃和35℃的测定中，溶液须更换。

5.测时，叉型管中的NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液必须在叉型管中的侧、直支管间多次来回反复混合，以确保混合均匀。

6.注意不可用纸擦电导电极上的铂黑。