电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数(晏威)

更新时间:2024-04-11 07:36:01 阅读量: 综合文库 文档下载

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实验五 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

一、实验目的

1. 测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数;

2. 了解二级反应的特征,学会用图解法求出二级反应的速率常数。 二、实验原理

乙酸乙酯皂化反应属于二级反应,其化学反应方程式如下: CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COO Na + C2H5OH

设反应物乙酸乙酯和氢氧化钠的起始浓度相同,用c表示。反应进行到时间t时,生成物浓度为x,这时CH3COOC2H5 和NaOH的浓度均为(c-x)。反应趋于完全时,生成物的浓度接近为c,反应物的浓度接近为0。设逆反应可忽略,则反应物和生成物的浓度随时间的关系为:

CH3COOC2H5 + OH - → CH3COO - + C2H5OH

t=0: c c 0 0 t = t: (c- x) (c-x) x x t→∞: →0 →0 →c →c 则此二级反应的速率方程为

dx/dt = k(c-x)(c-x) (1)

积分得: kt=x/【c(c-x)】 (2)

显然,只要测出反应进程中t时的x值,再将c代入上式,就可得到反应速率常数k值。

由于溶液的浓度很稀,故可认为CH3COONa全部电离。溶液中参与导电的离子有Na+、0H-、CH3COO-,而Na+浓度反应前后浓度无变化,OH-

浓度不断减小,CH3COO- (Ac-)浓度不断增大,由于0H-的迁移率比Ac-的迁移率大得多,所以,随着反应的进行,溶液的电导将不断下降(当然电导率也下降)。

在一定范围内,可以认为体系的电导值的减少量与CH3COO-的浓度x的增加量成正比,即

t=t时, x=β(G0-Gt) (3) t=∞时,c=β(Gt-G∞) (4)

式中G0和G∞分别为溶液起始和终了时的电导值,Gt时t时的电导值,β为比例常数。将式(3) 和(4)代入式(2)得:

kt=(G0-Gt)/【c(Gt-G∞)】 即 ckt=(G0-Gt)/(Gt-G∞) (6) 从直线方程可知(6),只要测出G0 、G∞以及一组Gt值,利用

(G0-Gt)/(Gt-G∞)对t作图,应得一直线,由斜率即可求得反应速率常数k,其单位是 min-1·mol-1·L。 三、仪器和试剂

数字电导率仪、恒温水浴、移液管、锥形瓶、0.020mol/L 的NaOH溶液、0.010mol/L的 CH3COONa溶液和0.020mol/L 的CH3COOC2H5溶液。 四、实验步骤

(1)开启恒温水浴,调至所定实验温度(35。C)。 (2) 按实验要求调节电导率仪。

(3) G0的测量

向干净、烘干的锥形瓶A中加入25.00ml 0.020mol/L 的NaOH溶液,

加25.00ml水稀释一倍,再将铂黑电极用待测液淋洗2次后,插入A瓶中,将锥形瓶A置于恒温水浴中,恒温约10min,然后测量溶液的电导率,读3次,取平均值。注意要先用待测溶液校对,然后打到测定档进行测定。 (4)G∞的测量

由于实验过程不可能进行到t→∞,且反应也并非完全不可逆,所以常用0.010mol/L CH3COONa溶液的电导率作为G∞。向干净、烘干的锥形瓶B中加入50ml 左右0.010mol/L的CH3COONa溶液,恒温约10min,然后测量溶液的电导率。

(5) Gt的测量

向预先洗净、烘干的锥形瓶C和D中分别移入25.0ml 0.020mol/L的NaOH溶液和0.020mol/L 的CH3COOC2H5溶液,在恒温水浴中恒温10min。恒温10min后,将C中的溶液倒入D中,混合均匀,立即测量其电导值。每隔2min读一次数据,直至电导值基本不变。该反应需要45min— 1h。

(6)反应结束后,倾去反应,洗净仪器。 五 数据处理: 1)数据记录

表1 Go和G∞(t=35℃)

NaOH的电导率Go(us/cm) 平均值(us/cm)

CH3COONa的电导率G∞ (us/cm) 平均值(us/cm)

表2 Gt(t=35℃)

时间(min Gt(us/cm) (Go-Gt)/ (Gt-G∞ ) 时间(min Gt(us/cm) (Go-Gt)/ (Gt-G∞ )

2

4

6

8

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以(Go-Gt)/(Gt-G∞ )-t/min做图,根据斜率,求出速率常数k

由于初始浓度c=0.02mol/L, 乙酸乙酯速率常数k=斜率/0.02 讨论:

1.为什么可用稀释所配Na0H溶液1倍的电导代替反应开始时的电导。 2.在本实验中参加反应物质的起始浓度是多少?是否就是所配乙酸乙酯的浓度?

3.被测溶液的电导是由哪些离子贡献的?反应进程中溶液的电导为何发生变化?

4.为什么要使两种反应物的浓度相等?

5.用作图外推法求Go与测定反应开始时相同Na0H浓度所得Go是否一致?

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/3oyp.html

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