实验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、实验目的1.用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率。2.学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能。3.学会使用电导率仪和恒温水浴。二、实验原理乙酸乙酯皂化反应是个二级反应，其反应方程式为CH3COOC2H5+Na++OH-→CH3COO-+Na++C2H5OH当乙酸乙酯与氢氧化钠溶液的起始浓度相同时，如均为a，则反应速率表示为(1)式中，x为时间t时反应物消耗掉的浓度，k为反应速率常数。将上式积分得(2)起始浓度a为已知，因此只要由实验测得不同时间t时的x值，以对t作图，应得一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。乙酸乙酯皂化反应中，参加导电的离子有OH-、Na+和CH3COO-，由于反应体系是很稀的水溶液，可认为CH3COONa是全部电离的，因此，反应前后Na+的浓度不变，随着反应的进行，仅仅是导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小，因此可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，从而达到跟踪反应物浓度随时间变化的目的。令G0为t=0时溶液的电导，Gt为时间t时混合溶液的电导，G∞为t=∞(反应完毕)时溶液的电导。则稀溶液中，电导值的减少量与CH3COO-浓度成正比，设K为比例常数，则由此可得所以(2)式中的a-x和x可以用溶液相应的电导表示，将其代入(2)式得:重新排列得:(3)因此，只要测不同时间溶液的电导值Gt和起始溶液的电导值G0，然后以Gt对作图应得一直线，直线的斜率为，由此便求出某温度下的反应速率常数k值。由电导与电导率κ的关系式:G=κ代入(3)式得:(4)通过实验测定不同时间溶液的电导率κt和起始溶液的电导率κ0，以κt对作图，也得一直线，从直线的斜率也可求出反应速率数k值。如果知道不同温度下的反应速率常数k(T2)和k(T1)，根据Arrhenius公式，可计算出该反应的活化能E和反应半衰期。衰期。(5)三、仪器和药品1.仪器乙酸乙酯皂化反应装置一套：电导率仪1台、DJS-1型铂黑电极1支；电导池1只；SYP-III玻璃恒温水浴1套；移液管(10mL)1只，烧杯（100ml）2个。2.药品NaOH水溶液(0.0200mol·dm-3)，乙酸乙酯(0.0200mol·dm-3)，蒸馏水。四、实验步骤1、实验前的准备工作，将电极插头插入电极插座，接通仪器电源，仪器处于校准状态，校准指示灯亮，让仪器预热十五分钟。2、恒温槽的调节及溶液的制备调节恒温槽的温度为25℃，配置0.02mol/L乙酸乙酯100ml，0.02mol/LNaOH溶液100ml,分别取10ml蒸馏水，10mlNaOH溶液。将两溶液加入到洁净的叉形管电导池中（直管中）混合均匀，置于恒温槽中恒温5分钟。3、仪器的校准：按校准按钮，使仪器处于校准状态，校准指示灯亮。将温度补偿旋钮的标志线与被测液的实际温度相一致。当温度补偿旋钮置于25℃时，则无需补偿作用。调节常数旋钮，使仪器所显示值是所用电极常数值。按校准测量键，使仪器处于测量状态，工作指示灯亮。4、测量步骤：（1）K0的测定：将电极放入已恒温的NaOH溶液中，测其电导率K0。将溶液倒掉，将电导池洗净。（2）Kt的测定在叉形电导池的直型管中加入10ml0.02mol/L的乙酸乙酯溶液，置于水浴中。在侧支管中加入10ml0.02mol/L的NaOH溶液，注意不要与乙酸乙酯混合。恒温几分钟后，在恒温状态下混合乙酸乙酯和NaOH溶液。同时，按下计时键，开始计时，当反应进行5min后，将洗净的电极插入直型管中，测定电导率。此后，在5min、10min、15min、20min、25min、30min时各测电导率一次。记录电导率Kt及时间t。实验结束时，按下计时键，计时停止。注意计时在测量状态时有效，在量程选择状态时，无效。（3）调节恒温槽的温度为40℃，重复上述步骤（1）（2）。测定其K0和Kt在5min、10min、15min、20min、25min、30min时的值。实验结束后，关闭电源。五.数据处理1.将t，κt，数据列表。25℃t/minttKKt05101520253040℃t/minttKKt0510152025302.以两个温度下的κt对(κ0-κt)/t作图，分别得一直线。3.由直线的斜率计算各温度下的速率常数k。4.由两温度下的速率常数，按Arrhenius公式，计算乙酸乙酯皂化反应的活化能Ea。