测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数..doc

实验七 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 一、实验目的 1．了解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、实验原理 乙酸乙酯皂化反应是双分子反应，是一典型的二级反应，其反应方程式为 CH3COOC2H5＋Na+＋OH-＝ CH3COO-＋Na+＋ C2H5OH 在反应过程中，各物质的浓度随时间而改变（注：Na+在反应前后浓度不变）。若乙酸乙酯的初始浓度为a，氢氧化纳的初始浓度为b，当时间为t，各生成物的浓度均为x,此时刻的反应速度为 ＝k(a－x)(b－x) ( 2-15-1) 式中，k为反应的速率常数，将上式积分可得 kt＝ln 为便于数据处理，使两种反应物的起始浓度相同，(a＝b)，则式（2-15-1）可以写成 ＝k(a－x)2 （2-15-2） 将式（2-15-2）积分，得 kt＝ （2-15-3） 不同时刻各物质的浓度可用化学分析法测出，例如分析反应中的OH-浓度，也可用物理法测量溶液的电导而求得。在本实验中采用电导法来测定。 电导是导体导电能力的量度，金属的导电是依靠自由电子在电场中运动来实现的，而电解质溶液的导电是正、负离子向阴极、阳极迁移的结果。 本实验中乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性，它们的浓度变化不致影响电导的数值。反应中Na+的浓度始终不变，它对溶液的电导具有固定的贡献，而与电导的变化无关。体系中只是OH-和CH3COO-的浓度变化对电导的影响较大，由于OH-的迁移速度约是CH3COO-的5倍，所以溶液的电导随着OH-的消耗而逐渐降低。 若令G0、Gt、G分别表示反应起始时、反应时间t时、反应终了时溶液的电导，显然G0是浓度为a的NaOH溶液的电导，G是浓度为a的CH3COONa溶液的电导，Gt是浓度为(a-x)的NaOH溶液与浓度为x的CH3COONa溶液的电导之和。由此可得下式 Gt＝G0＋G （2-15-4） 解之得 x＝a （2-15-5） 将式（2-15-5）代入式（2-15-3）并化简得 ＝kt （2-15-6） 即 Gt＝＋G （2-15-7） 从式（2-15-7）可以看出，以Gt对作图，可得一直线（说明为二级反应），直线的斜率为，由此就能求出反应的速率系数k。 反应的活化能可根据Arrhenius公式求算 ＝ （2-15-8） 积分得 ln＝ （2-15-9） 式中，k（T1）、k（T2）分别对应于温度为T1、T2的反应速率常数，R为摩尔气体常数，Ea为反应的活化能。 三、仪器与药品DDS-11A型电导率仪（附DJS-10C型铂黑电导电极）1台叉型电导池2只超级恒温水浴1台移液管（20mL）3支容量瓶（100mL，250mL）2只停表1块烧杯（50mL）1个称量瓶1个锥形瓶（250mL）2个 CH3COOC2H5（A.R.）0.02mol/L NaOH溶液 四、实验步骤： 1．熟悉仪器的使用方法 调节超级恒温水浴温度为（25±0.05）℃。开启电导率仪的电源，预热10min。调节电导率仪（参阅本书仪器及其使用）。 2．配制0.0200mol/L乙酸乙酯溶液 洗净250mL容量瓶，加入约60mLH2O，用吸量管吸取0.49mL乙酸乙酯于容量瓶中，加H2O至刻度，摇匀。 3．25℃时G0的测定 在一只洁净、干燥的叉形电导池中先后加入20.00mL 0.02mol/L NaOH溶液和20.00mL蒸馏水，摇匀。用蒸馏水轻轻淋洗铂黑电极3次，再用滤纸将电极表面的水分吸干，插入叉形电导池并置于恒温水浴中恒温10min。测定其电导，直至稳定不变为止，即为25℃时的G0. 4．25℃时Gt的测定 分别取20.00mL0.02mol/L的CH3COOC2H5和20.00mol/LNaOH溶液，分别注入叉形电导池的两个叉管中（不要混合！），插入洗净的铂黑电极（溶液高出铂黑片约2cm）并置于恒温水浴中恒温10min。然后摇动双叉管，使两种溶液均匀混合并完全导入装有电极一侧的叉管之中，并同时开动停表，作为反应的起始时间（注意停表一经打开切勿按停，直至全部实验结束）。 当反应进行6min时测电导率一次，并在9min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、50min、60min时各测电导率一次，记录电导率G