乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

实验九 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

一、 实验目的

1. 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数和活化能。 2. 了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数。 3. 熟悉电导率仪的使用方法。

二、重点与难点

1.溶液电导率与浓度间关系式的推导 2.作图法求解速率常数的原理 3.电导率仪的使用

三、实验原理

对于二级反应：

　 + ?B产物 A如果A、B两物质起始浓度相同，均为a，反应速率的表示式为：

dx?k(a?x)2 (7-1) dt式中，x为t时刻生成物的浓度，k为二级反应速率常数。将上式积分得：

k?1x? (7-2) ta(a?x)实验测得不同t时的x值，按式(9-2)计算相应的反应速率常数k。如果k值为常数，证明该反应为二级。通常，以

x～t作图，若所得为直线，证明为二a?x级反应，并可从直线的斜率求出k。k的单位是L?mol-1?min-1(SI单位是

?1?1m3?mol?s)。所以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或生成物的浓度，

即可求得该反应的k。

温度对化学反应速率的影响常用阿累尼乌斯(Arrhenius)方程描述：

dlnkEa? (7-3) dTRT2Ea为反应的活化能。假定活化能是常数，测定了两个不同温度下的速率常数k(T1)与 k(T2)后可以按式(7-4)计算反应的活化能Ea。

Ea?lnk(T2)TT?R(12) (7-4) k(T1)T2?T1乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为：

CH3COOC2H5 + OH??CH3COO?+ C2H5OH

反应系统中，OH?电导率大，CH3COO?电导率小。所以，随着反应进行，电导率大的OH?逐渐被电导率小的CH3COO?所取代，溶液电导率有显著降低。对于稀溶液，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该溶液的电解质的电导率之和。若乙酸乙酯皂化反应在稀溶液中进行，则存在如下关系式：

?0?A1a (7-5)

???A2a (7-6)

?t?A1(a?x)?A2x (7-7)

A1、A2是与温度、电解质性质和溶剂等因素有关的比例常数，?0、?t、??分别为反应开始、反应时间为t和反应终了时溶液的总电导率。由式(7-5)～(7-7)可得：

x?(?0??t)a (7-8)

?0???代入(9-2)式并整理可得： ?t?因此，以?t～

1?0??t???? (7-9) akt?0??tt作图为一直线即说明该反应为二级反应，且由直线的

斜率可求得速率常数k；由两个不同温度下测得的速率常数k(T1)与 k(T2)，可以求出反应的活化能Ea。由于溶液中的化学反应实际上非常复杂，如上所测定和计算的是表观活化能。

四、 仪器和药品

电导率仪() 叉形电导池 恒温槽

1台 1支 1套

秒表 移液管20 mL 容量瓶100 mL 直形电导池

0.2000 mol·L-1 CH3COOC2H5溶液(新鲜配制) 0.2000 mol·L-1 NaOH溶液(新鲜配制)

1只 5支 2个 1个

五、 实验步骤

1. 配制溶液

(1) 0.0200 mol·L-1 CH3COOC2H5溶液：用移液管准确量取10 mL 0.2000 mol·L-1 CH3COOC2H5标准溶液，移入100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。

(2) 0.0200 mol·L-1 NaOH溶液：用移液管准确量取10 mL 0.2000 mol·L-1 NaOH标准溶液，移入100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。

2. 调节电导率仪

电导仪的原理和使用方法参见仪器及使用方法。 3. 25 ℃时?t和?0的测定

?t的测定

(1) 调节恒温槽温度至25 ± 0.05 ℃。

(2) 将一个干燥洁净的叉形电导池置于恒温槽中，用移液管取10 mL 0.0200 mol·L-1 CH3COOC2H5溶液加入B管。再用移液管取10 mL 0.0200 mol·L-1NaOH溶液加入A管，注意不要让两管内溶液混合。同时，将电极用蒸馏水洗净，小心用滤纸将电极上挂的少量水吸干(不要碰着铂黑)后插入A池，溶液液面应高出铂黑片约2 cm。

(3) 将叉形电导池放到恒温槽内恒温10 min，使用吸耳球吹B池上方，让B池内的溶液和A池内的溶液来回混合均匀，同时在开始混合时按下秒表，开始记录时间。

(4) 接通电极及电导率仪准备连续测量。由于该反应有热效应，开始反应时温度不稳定，影响电导率值。因此，第一个电导率数据可在反应进行到6 min时读取，以后每隔3 min测定一次，直至30 min。

?0的测定

取一洁净的大试管，用移液管加入20 mL新配制的NaOH溶液和20 mL蒸馏水，混合均匀后，置于恒温槽中。用蒸馏水将铂黑电极淋洗3次，再用滤纸吸干电极上的水，插入大试管塞好。恒温10 min后，测定其电导率，直至稳定不变为止，即为25℃时的?0。

4. 35 ℃时?t和?0的测定

(1) 调节恒温槽的温度，控制在35 ± 0.05 ℃，重复实验步骤3中(2)～(4)操作，并记录在该温度下反应进行到不同时刻时溶液的?t。

(2) 取步骤3中的大试管溶液，放于恒温槽中35 ℃下继续恒温10 min，测得的电导率即为?0。

5. 结束

关闭电源，取出电极，将铂黑电极用蒸馏水淋洗干净并浸泡在蒸馏水里，把双管电导池洗净并置于热风干燥器上待用。

六、 注意事项

1. 分别向叉形电导池A池、B池注入NaOH和CH3COOC2H5溶液时，一定要小心，严格分开恒温。

2. 所用的溶液必须新鲜配制，而且要使所用溶液NaOH和CH3COOC2H5溶液浓度必须相等。

3. 混合使反应开始时同时按下秒表记时，保证记时的连续性，直至实验结束(读完?t)。

4. 保护好铂黑电极，电极插头要插入电导仪上电极插口内(到底)，一定要固定好。

5. 每次测量时，必先校正至满度。 6. 所用实验仪器均需干燥。

七、 数据记录与处理

1. 列表记录实验数据。

室温： 大气压： 恒温槽温度： 

t (min) 6 9 12 15 18 21 24 27 30 m-1 ) ?t (S· m-1 ) ?0??t (S· ?0??tt (S·m-1 ) 2. 分别以25、35 ℃时的?t～

?0??tt作图，得一直线。

3. 由直线斜率计算25、35 ℃时反应速率常数k。

4. 由298.2 K、308.2 K所求出的k(298.2K)、k(308.2K)，并计算该反应的活化能Ea。

八、 思考题

1. 为何本实验要在恒温条件下进行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？混合时能否将NaOH溶液压入乙酸乙酯中一半时开始计时？

2. 被测溶液的电导率是哪些离子的贡献？反应进程中溶液的电导率为何发生减少？

3. 为什么要使两种反应物的浓度相等？为什么说所配得的两种反应物的初始浓度应适当稀才好？

4. 本实验需测得?0、??、?t值，电导电极应放在哪个支管中？所测值是电导值还是电导率值？与所加溶液的量有关吗？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5mbh.html