乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定选编.docx

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 实验目的 通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。 求反应的活化能。 进一步理解二级反应的特点。 掌握电导仪的使用方法。 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，若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。若果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，若所得的是直线，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别大）。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。若果是在稀溶液下反应，则 κ0=A1a κ∞=A2a κt=A1a-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。 由此三式，可得到 x=(κ0-κtκ0-κ∞) （2-44） 若乙酸乙酯与NaOH的起始浓度相等，将（2-44）式代入（2-43）式，得 k=1ta×κ0-κtκ0-κ∞ （2-45） 由（2-45）式变换为 κt=κ0-κtkat+κ∞ （2-46）作κt~κ0-κtt图，由直线的斜率m可求k值，即 m=1ka,k=1ma 由（2-43）式可知，本反应的半衰期为： t12=1ka （2-47） 可见，两反应物起始浓度相同的二级反应，其半衰期 t12与起始浓度成反比，由（2-47）式可知，此处 t12亦即作图所得直线之斜率。 若由实验求得两个不同温度下的速度常数k，则可利用公式（2-48）计算出反应的活化能Ea。 lnk2k1=EaR(1T1-1T2) （2-48） 实验仪器和药品 仪器 恒温槽1套；移液管（20ml）2支；电导仪1套；比色管(50ml)2支；双叉管1支；秒表1块；烧杯（250ml）1只；容量瓶（100ml）2只。 图2-34 电导池 1.橡皮塞；2.电导电极； 3.双叉管 药品 0.02mol/L NaOH溶液； 0.02mol/L CH3COOC2H5溶液； 0.01mol/L NaOH溶液； 0.01mol/L CH3COONa溶液。 实验步骤 （1）了解和熟悉DDS-11A型电导率仪的构造和使用注意事项 （2）准确配制0.02 mol/L的NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液。调节恒温槽温度至25℃，调试好电导仪。将电导池（如图2-34）及0.02 mol/L的NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浸入恒温槽中恒温待用。 （3）分别取适量0.01 mol/L的NaOH溶液和CH3COONa溶液注入干燥的比色管中，插入电极，溶液面必须浸没铂黑电极，置于恒温槽中恒温15min，待其恒温后测其电导，分别为κ0和κ∞值，记下数据。 （4）取250.02 mol/L的CH3COOC2H5溶液和250.02 mol/L的NaOH溶液，分别注入双叉管的两个叉管中（注意勿使两种溶液混合），插入电极并置于恒温槽中恒温10min。然后摇动双叉管，