乙酸乙酯皂化反应动力学研究

乙酸乙酯皂化反应动力学研究

PB10。。。。。。。。。。。 中国科学技术大学材料科学系

摘要

本实验通过测量电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数，

并通过该实验进一步理解化学动力学中对于化学反应速率的研究方法，以及反应级数的一些概念和研究方法。

关键词 乙酸乙酯皂化反应 电导率仪 速率常数 序言

一般来说，化学反应动力学研究有两个方面，化学反应速率以及化学反应机理的研究。而通常我们测量化学反应速率的方法是测量一条物质随时间的变化曲线或与物质浓度有明确关系的物理量随时间的变化曲线。

在本实验中，乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应，由于反应是在较稀的水溶液中进行的，在一定范围内，可以认为体系的电导率的减少量和CH3COO－的浓度x增加量成正比，故而我们测量溶液电导率随时间变化曲线，由式子

L0?Ltt?akLt?akL?，得到速率常数

dlnkdTEaRT2K。反应积分得

的活化能可根据阿累尼乌斯公式求算：

?Ea?T?T21?? ln?k1R?T?T12?k2?，实验中我们测定两个不同温度下的K，在粗略地

计算乙酸乙酯皂化反应的活化能。

实验部分

一、仪器与药品

Hk-2A型超级恒温水浴 南京南大万和有限公司 1套 82-2型恒温磁力搅拌器 上海司乐仪器有限公司 1台 电导率仪 1台 电导池 1只 0.5mL移液管 1支 100mL移液管 1支 50mL的烧杯 1个 50mL滴定管 1支 250mL锥形瓶 3个 秒表 1块 吸耳球 1只 CH3COOC2H5试剂（分析纯） NaOH（分析纯） 酚酞指示剂溶液 二、实验过程

1、打开恒温槽使其恒温在25℃±0.2℃。

2、打开电导率仪。根据附录“电导率仪的使用”对电导率仪进行0点及满刻度校正。并认真检查所用电导电极的常数，并用旋钮调至所需的位置。

3、NaOH溶液的配制：（室温下）

用一个小烧杯配制少量的浓NaOH溶液，在1000ml的广口瓶装入约900ml的蒸溜水，将所选用实验仪器的测量电极插入水中， 电磁搅拌条件下，逐滴加入浓浓NaOH溶液到L=1300～1400μS/cm

4、NaOH溶液的滴定：（室温下）

将配制好的NaOH溶液用人工手动滴定管和酚酞指示剂在室温下

进行浓度测定，重复三次以上，取平均值。 5、L0（或PH0）的测定：

取100ml配制且滴定好的NaOH溶液置于恒温夹套反应器中，插入洗净且吸干水的测量电极，恒温10分钟，等电导仪上的读数稳定后，每隔1分钟读取一次数据，测定三个平行的数据。 6、Lt（或PHt）的测定：

完成L0（或PH0）的测定后，使用小容量的移液管移取所需用量的乙酸乙酯，穿过大口玻璃套，将乙酸乙酯全部放入溶液中，不要遗留在玻璃套的内壁上，以免浓度不准。放到一半时打开秒表计时，读数平稳变化后，尽快测量第一组数据，以后每隔1分钟读一次数，15分钟后每隔2分钟读一次数，进行到35分钟后结束。

7、按步骤5、6和7在30℃进行测量。 三、注意事项

1、NaOH溶液和乙酸乙酯混合前应预先恒温。 2、清洗铂电极时不可用滤纸擦拭电极上的铂黑。

3、在记录L0时，一定要等三次测量结果相差±1时方可，即要等到温度稳定后开始记录。

4、当移液管中的乙酸乙酯留下一半后即刻开始计时，要迅速。 5、实验过程中要保证恒温槽的温度变化在±0.2℃，以免对K的测量造成影响。

结果与讨论

1. NaOH溶液浓度测定以及乙酸乙酯加入量的确定 有三次滴定的数据可以得到NaOH溶液浓度为： C(NaOH)=5.0713*10-3mol*L-1 故而应该加入的乙酸乙酯的量为 V=0.049ml

2.作出（L0- Lt）/t —Lt曲线，线性拟合，得到直线的斜率ak，由a=5.0713*10-3 mol*L-1，得到反应速率常数k。 25℃时，k298K=7.7643 dm3·mol-1·min-1 30℃时，k303K=8.8205 dm3·mol-1·min-1

文献报道的298K时，有一速度常数为5．89 dm3·mol-1·min-1，但不同文献值不一样，这可能是该反应存在NaOH吸收CO2和乙酸乙酯水解、挥发等原因。而实验中，所得到的数值偏大，可能原因有： ① 滴定所测得NaOH浓度不准确，实验中发现溶液变色后不能稳定维持为红色。询问助教后得知变色出现滞后现象严重，所以变色有一个很长的浓度范围，因而很难得到准确值。试验中为保证三组数据平行，取第三次变色时的数据；

② 实验中添加的乙酸乙酯理论上为0.049ml，实际添加了0.5ml； ③ 用于搅拌的磁子很小，而液体有100ml，短时间内很难搅拌均匀； ④ 方法上的缺陷：在导出

L0?Ltt?akLt?akL?这个公式时，我们假定

CH3COO?完全电离，且由于CH3COO?迁移率比OH?小，致使体系电导

率不断下降，且在一定范围内认为体系的电导率的减少量和CH3COO?浓度增加量成正比。实际实验过程中，而实际过程中CH3COO?的浓度和迁移率与体系的电导率之间有着更为复杂的关系。

⑤ 其他误差：药品纯度，仪器清洁程度，实验操作中的量取和转移，滴定时空气中有CO2，恒温槽有轻微的温度波动，电导仪老化等。 鉴于以上各种误差,实验时应注意：(1)为避免碳酸盐的影响，所有各种溶液都需用新煮沸过的冷却蒸馏水来配制，最好随配随用，若贮放需装碱石灰管。(2)用于配碱液的固体NaOH应至少洗涤三次以上。(3)加入脂的过程中应该避免附着在管壁上，这样也会使最后乙酸乙酯的浓度偏小，加完后应立刻盖上塞子，以减少乙酸乙酯的挥发。 3.反应活化能的求解

?Ea?T?T21?，可以得由实验中两组不同的温度数据，以及式子ln??k1R?T?T12?k2到乙酸乙酯皂化反应的活化能为： Ea=20.20KJ*mol-1

查文献可知，该反应的活化能为22.73KJ*mol-1。可以计算出相对误差为11.13%，误差较大。原因除前面已讨论的之外，还有实验中仅用了两组温度数据，没有其他多组数据可以比较误差，所以可以通过在每个温度时多次测量k或是增加温度测量的组数。 4.结论

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