乙酸乙酯皂化反应实验报告

聊城大学化学化工学院聂虎洋洋乙酸乙酯皂化反应速度常相数的测定一、实验目的1．通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。2．求反应的活化能。3．进一步理解二级反应的特点。4．掌握电导仪的使用方法。二、基本原理乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应：325325CHCOOCHOHCHCOOCHOH设在时间t时生成浓度为x，则该反应的动力学方程式为()()dxkaxbxdt（8-1）式中，a，b分别为乙酸乙酯和碱的起始浓度，k为反应速率常数，若a=b,则（8-1）式变为2()dxkaxdt（8-2）积分上式得：1()xktaax（8-3）由实验测的不同t时的x值，则可根据式（8-3）计算出不同t时的k值。如果k值为常数，就可证明反应是二级的。通常是作()xax对t图，如果所的是直线，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，也可用物理化学分析法测定。本实验用电导法测定x值，测定的根据是：（1）溶液中OH离子的电导率比离子（即3CHCOO）的电导率要大很多。因此，随着反应的进行，OH离子的浓度不断降低，溶液的电导率就随着下降。（2）在稀溶液中，每种强电解质的电导率与其浓度成正比，而且溶液的总电导率聊城大学化学化工学院聂虎洋洋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，反映物和生成物只有NaOH和NaAc是强电解质，乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性，它们的浓度变化不至于影响电导率的数值。如果是在稀溶液下进行反应，则01Aa2Aa12()tAaxAx式中：1A，2A是与温度、溶剂、电解质NaOH和NaAc的性质有关的比例常数；0，分别为反应开始和终了是溶液的总电导率；t为时间t时溶液的总电导率。由此三式可以得到：00()txa（8-4）若乙酸乙酯与NaOH的起始浓度相等，将（8-4）式代入（8-3）式得：01ttkta（8-5）由上式变换为：0ttkat（8-6）作0~ttt图，由直线的斜率可求k值，即1mka，1kma由（8-3）式可知，本反应的半衰期为：1/21tka（8-7）可见，两反应物起始浓度相同的二级反应，其半衰期1/2t与起始浓度成反比，由（8-7）式可知，此处1/2t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（8-8）计算出反应的活化能aE。聊城大学化学化工学院聂虎洋洋211211lnaEkkRTT（8-8）三、仪器和试剂恒温槽1套；移液管（20mL）2支；电导仪1套；比色管（50mL）2支；锥形瓶（250mL）2只；0.021molLNaOH溶液；停表1块；0.021325molLCHCOOCH溶液；烧杯（250mL）1只；0.011molLNaOH溶液；容量瓶（100mL）2只；0.0113molLCHCOONa溶液。四、操作步骤1．准确配制0.021molL的NaOH溶液和325CHCOOCH溶液。调节恒温槽温度至25℃，调试好电导仪。将电导池（如图8-1）及0.021molL的NaOH溶液和325CHCOOCH溶液浸入恒温槽中恒温待用。2．分别取适量0.011molL的NaOH溶液和3CHCOONa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15分钟，待其恒温后测其电导，分别为0G和G值，记下数据。3．取20mL0.021molL的325CHCOOCH溶液和20mL0.021molL的NaOH溶液，分别注入双叉管的两个叉管中（注意勿使二溶液混合），插入电极并置于恒温槽中恒温10分钟。然后摇动双叉管，使两种溶液均匀混合并导入装有电极一侧的叉管之中，同时开动停表，作为反应的起始时间。从计时开始，在第5、10、15、20、25、30、40、50、60分钟各测一次电导值。4．在30℃下按上述三步骤进行实验。五、数据记录和处理将测得数据记录于下表：聊城大学化学化工学院聂虎洋洋室温：18.6℃大气压：721.5=0.01=0.0225℃30℃单位：×104单位：×1040//00.189/50.161-0.01750.160-0.020100.154-0.0082100.156-0.008150.145-0.00387150.151-0.0043200.134-0.00212200.144-0.0031250.128-0.00188250.135-0.0019300.127-0.0014300.130-0.00159400.120-0.0008400.125-0.0025说明：其中温度为30℃时的实验数据为我小组所测，25℃时的数据是参考其他小组多得。1.利用表中数据以对作图求两温度下的。聊城大学化学化工学院聂虎洋洋25℃时的—图30℃时的—图2.利用所作之图求两温度下的，并与测量所得之进行比较。25℃：测量的=0.1964作图所得=0.174330℃：测量的=0.1850作图所得=0.1638可以看出作图所求的两温度下的比测量值小一些，说明可能是测量时间太短，反应不完全所造成的，再就是可能数据处理存在着误差，使得结果偏小。3.求此反应在25℃和35℃时的半衰期值。由图象法可以求出半衰期分别为：25℃：30℃：4.计算此反应的活化能。聊城大学化学化工学院聂虎洋洋六、注意事项1.注意每次测量之前都应该校正。2.选择合适的量程，使得读取的数值在10～100之间。3.进行实验时，溶液面必须浸没电极，实验完毕，一定要用蒸馏水把电极冲洗干净并放入去离子水中。七、思考题1.为什么以0.011molL的NaOH溶液和0.011molL的3CHCOONa溶液测得的电导，就可以认为是0G和G。答：因为它们是强电解质，在稀溶液中，每种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溶液的电解质的电导率之和。2.为什么本实验要在恒温条件下进行？而且NaOH溶液和325CHCOOCH溶液在混合前还要预先恒温？答：不同温度条件下所得速率常数不一样。保证温度的均一性，使得所测速率常数更加准确。3．如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？答：1()xktaax（8-3）由实验测的不同t时的x值，则可根据式（8-3）计算出不同t时的k值。如果k值为常数，就可证明反应是二级的。通常是作()xax对t图，如果所的是直线，也可证明反应是二级反应，并可从直线的斜率求出k值。