实验报告 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

实验目的1.掌握电导法测定反应速率常数的原理和方法2.了解二级反应的特点,学会用图解计算法求取二级反应的速率常数3.用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方法

电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数



实验目的

1.掌握电导法测定反应速率常数的原理和方法

2.了解二级反应的特点,学会用图解计算法求取二级反应的速率常数

3.用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方法

实验原理

乙酸乙酯皂化是一个二级反应,其反应式为:



反应速率方程为：

在反应过程中,各物质的浓度随时间而变。测定该反应体系组分浓度的方法很多，例如，可用标准酸滴定测出不同时刻OH-离子的浓度。本实验使用电导率仪测量皂化反应进程中体系电导值G随时间的变化，可以监测反应的进程，进而可求算反应的速率常数。

二级反应的速率与反应物的浓度有关。若反应物和的初始浓度相同(均设为c),设反应时间为t时,反应所产生的和的浓度为x,若逆反应可忽略,则反应物和产物的浓度时间的关系为:



t=0： c c o o

t=t： c-x c-x x x



上述二级反应的速率方程可表示为:

..........(1)

作积分得:

或 .........(2)

显然,只要测出反应进程中任意时刻t时的x值,再将已知浓度c代入上式,即可得到反应的速率常数k值.

因反应物是稀水溶液,故可假定全部电离.则溶液中参与导电的离子有Na+、OH-和等,Na+在反应前后浓度不变,OH-的迁移率比的大得多.随着反应时间的增加,OH-不断减少,而不断增加,所以体系的电导值不断下降.在一定范围内,可以认为体系电导值的减少量与的浓度x的增加量成正比,即:

…….(3)

…….(4)

式中, 和分别是溶液起始和t时的电导值, G∞为反应终了时的电导值,β是比例系数.将(3)、(4)代入(2)得:

.........( 5)

或写





从直线方程式可知,只要测出G0、G∞和一组值,据(11.5)式,由对t作图,应得一直线,从其斜率即可求得速率常数k值.




实验仪器与试剂

DDS-307型数字电导率仪 1台 双管电导池 1个

移液管(10 mL) 2支 DJS-1型铂黑电极 1支

洗耳球 1只 (0.0100、0.0200 mol/L) 一瓶

CH3COONa(0.0100 mol/L) 一瓶 CH3COOC2H5(0.0200 mol/L) 一瓶

实验步骤

本实验用烧杯作电导池，如下：

1. G0的测定

(1)洗净烧杯并烘干,倒入适量0.0100 mol/L溶液(以能浸没铂黑电极并高出1cm为宜)。

(2)用电导水洗涤铂黑电极,再用0.0100 mol/L 溶液淋洗,然后置入烧杯中。

(3)测量溶液的电导(
率)值,每隔2 min测量一次,共3次。

2.G∞的测定

实验测定过程不可能进行到t=∞,且反应也并不完全可逆,故通常以0.0100 mol/L 的溶液的电导(率)值作为G∞,测量方法与G0的测量方法相同。

实验目的1.掌握电导法测定反应速率常数的原理和方法2.了解二级反应的特点,学会用图解计算法求取二级反应的速率常数3.用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方法

但必须注意,每次更换测量溶液时,须用电导水淋洗电极和烧杯,再用被测溶液淋洗三次。

3.Gt的测定

(1)电导池和电极的处理方法与上述相同,装后置烧杯中.

(2)用移液管量准确取10 mL 0.0200 mol/L 溶液放入洗净并干燥的烧杯, 用另一支移液管吸取10 mL 0.0200 mol/L 溶液注入烧杯中。

(3)将CH3COOC2H5溶液快速倒入烧杯中,溶液倒入一半时,开始记时,并继续倒完,使溶液混合均匀,并立即测量溶液的电导(率)值.注意不要使溶液逸出!

(4)每隔2 min测量一次,直至电导(率)值基本不变为止。除记录第一个数据的外,其它各数据在测量时,应该尽量保持在整数分钟时测定,以便于进行数据处理。整个反应约需时45 min～1 h。

(5)反应结束后,倒掉反应液,洗净烧杯和电导电极.

实验数据记录及处理

表一：

t/min
2
4
6

/
1948
1946
1941


1945














表二：

t/min
2
4
6


1312
1317
1318


1315.67
















表三：

t/min
2
4
6
8
10
12
14
16


1779
1740
1697
1658
1632
1583
1551
1521


0.3583
0.4831
0.6504
0.8384
0.9895
1.3541
1.6742
2.0697

t/min
18
20
22
24
26
28
30
32


1499
1485
1455
1446
1430
1418
1399
1382


2.4328
2.7166
3.5168
3.8281
4.5045
5.1500
6.5523
8.4879


根据测试结果，以对t作图：





直线的斜率0.1756，则

k=17.56

所以反应速率常数

实验小结

1 .本实验要在恒温条件下进行，且和溶液在混合前还要预先恒温是

因为温度对反应速率常数K影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行，本实验是在室温下下进行。

2.反应分子数与反应级数是两个完全不同的概念，反应级数只能通过实验来确定。试问如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应?

答：利用不同浓度下的乙酸乙酯和氢氧化钠，来测定相同反应条件下的不同浓度的反应物的反应速率。

3.乙酸乙酯的皂化反应为吸热反应，试问在实验过程中如何处置这一影响而是使实验得到较好的结果?

答：采用稀溶液控制反
应速率，并适当搅拌。

4.如果和溶液均为浓溶液，试问能否用此方法求得K值？为什么？

答：不能。因为影响因素太多，实验结果更差。

5.为什么两溶液混合一半是就开始计时？

答：因为溶液要尽快混合，而且反应速率较快，电导率也下降较快，所以加入一半时，就开始计时。

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