乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)的測定

1、寧波工程學院物理化學實驗報告_實驗名稱 乙酸乙酯皂化反響速率常數(shù)的測定實驗目的1. 了解用電導法測定乙酸乙酯皂化反響速率常數(shù)和活化能；2. 了解二級反響的特點,學會用圖解法求二級反響的速率常數(shù);3.掌握電導率儀的使用方法.二、實驗原理1.二級反響動力學方程A +B t產(chǎn)物t=0aat=ta-xa-x-dCA/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x)(291)定積分得：kt=x/a(a-x)(2.9.2)以x/(a-x)對t作圖,假設所得為一直線,證實是二級反響,由斜率即可求出反響速率常數(shù)k值如果知道不同溫度下的速率常數(shù)k(T和k(T0,按阿侖尼烏斯方程計算出該反響的活化能Ea.Ea

2、=ln( k(T 2)/ k(T 1) RTTi T2 / ( T2-T1)(2.9.3)2.乙酸乙酯皂化反響是二級反響,反響式為:CH3C00Na+ C2H5OHt=0aa0t=ta-xa-xxt0000aCH3COOC2H5+NaOHK=A1(a-x)+A 2X由上二式得：x=( k- Kt)a/ ( 0- ko),代入式(2.9.2),得kd=A 1 ak«=A 2 ak =(okk) /ta ( t- kK重新排列得：k=( k-k)/kat + a k(2.9.4)(2.9.5)因此,以K對(K-K)/t作圖為一直線即為二級反響,由斜率即可求出反響速率常數(shù)k值;由兩個不同溫

3、度下測得的速率常數(shù)k(T 1)和 k(T2),按式(2.9.3)計算出該反響的活化能 Ea.三、儀器和試劑1. 儀器：數(shù)字電導率儀1臺,恒溫水槽1套,叉形電導管2只,移液管(10ml,胖肚)3根;2. 藥品：乙酸乙酯標準溶液(0.0212 mol dm-3), NaOH標準溶液(0.0212 mol dm-3).四、實驗步驟1. 調(diào)節(jié)恒溫槽調(diào)節(jié)溫度為25C,同時電導率儀提前翻開預熱.2. K的測定分別取10ml蒸餾水和10ml NaOH標準溶液,加到潔凈枯燥的叉形管中充分混勻,然后將其置于25 C恒溫槽中,恒溫 5min,并接上電導率儀,測其電導率值k.3. k的測定在另一支叉形管的直支管中加

4、10ml CH3COOC2H5標準溶液,側支管中加10mlNaOH標準溶液,放入 25 C恒溫5min后,將其混合均勻并立即記時,同時用該溶液 沖洗電極三次,開始測量其電導率值(由于反響為吸熱反響,開始時會有所降低,因此一般從第 6min 開始讀數(shù))當反響進行 6min , 9min , 12min , 15min , 20min , 25min ,30min , 35min , 40min時各測電導率一次,記錄電導率k及時間t.反響結束后,傾去反響液,洗凈電導池及電極,將鉑黑電極浸入蒸餾水中.4. 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為 35C,重復上述步驟測定其k和k,但在測定時是根據(jù)進行4min ,6min

5、, 8min , 10min , 12min , 15min , 18min , 21min , 24 min , 27min , 30min 時測其電 導率.五、數(shù)據(jù)記錄與處理室溫：24.9 C大氣壓力：100.46 kPa初始濃度：C CH3COOC2H5 =0.0212 mol dm-3C NaOH=0.0212mol dm-3表一 電導率隨時間的變化(25 C, k=2372uS cm-1)t/min6912152025303540k/uS cm-1180316311512142013071226116511181082(0- K)/t/ uS cm-1 min-194.8382.33

6、71.6763.4753.2545.8440.2335.8332.251 KO10K tI r0(J -DJI1Z0D -1 JODxR-0.9992470cc(k O k WParameterValueError707-.2626910.2417*111 -356080-16709表二 電導率隨時間的變化(35 C, k=2764uS cm-1)t/min4681012151821242730k/uS cm-120381835171016181541145413881337129812661240(0- rt)/t/C-1-1uS cm min18215513211510287.376.46

7、7.961.155.550.8"no泗£13O R二0 99924 23 0 -180rcis(K 0-K t)JtV = ft + U ParaneteH# XUalueErrork933.522159.26IW5.959479.07728由兩幅圖中易得 25C時直線斜率 3=11.35008, 35C時直線斜率 k2=5.95047 , 那么 k(Ti)=l/( ki« CH3COOC2H5 )=1 屮1.35008 00212)=4.16 ;k(T 2)= 1 (5.95047 00212)=7.93根據(jù)式(2.9.3), Ea=ln( k(T 2)/ k(

8、T 1) RTH T2/ (T2-T1 )得:Ea=ln(7.93 4(6) 8左14 298.15 30)8.15 10=49.28 kJ/mol六、考前須知(1) 乙酸乙酯溶液和 NaOH溶液濃度必須相同.(2) 由于乙酸乙酯易揮發(fā),故稱量時應在稱量瓶中準確稱取,并需動作迅速.(3) 乙酸乙酯溶液需臨時配制,配制時動作要迅速,以減少揮發(fā)損失. 在測定k時,所用的蒸餾水最好先煮沸,以除去二氧化碳；25C和35C的k測定中,溶液須更換.七、結果與討論1、 實驗所測得的乙酸乙酯皂化反響在25 C和35C時的速率常數(shù)分別為：一 3 -1-1k (298.15)=4.16 (mol* m) *S3

9、-1-1k (308.15)=4.16 (mol*ni ) *S該反響的活化能為 Ea=49.28 kJ/mol2. 誤差分析在該實驗過程中,存在儀器本身的誤差,也存在移液過程中造成的誤差,同 時還存在數(shù)據(jù)處理方面產(chǎn)生的誤差.誤差具體來源可能有：(1) 、沒有嚴格根據(jù)實驗步驟進行.(2) 、電導池未清洗干凈.(3) 、移液過程中,液體與移液管的刻度線不水平.八、思考題1、為何本實驗要在恒溫條件下進行,而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前還要預先恒溫？答：a、由于反響速率與溫度有關,溫度每升高10C,反響速率約增加24倍.同時電導值也與溫度有關,所以實驗過程中須恒溫.b、NaOH和C

10、H3COOC2H5溶液混合前要預先恒溫,以保證反響在實驗溫度下進行.2、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液的起始濃度不相等,試問應怎么計算？答：需按k =1一 In b(a x)計算k值.式中x =上0一匕a ( a為兩溶液中濃度較低的t(a b) a(b x)k0 k一個溶液的濃度).X的表達式推導如下：設NaOH的起始濃度為a, CH3COOC2H5起始濃度為b,且av b,那么有：NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OHt = 0ab00t = t a xb xxxt =g0b aaa又由于強電解質(zhì)稀溶液的電導率與其濃度成正比,故有：k 0= Ai a；K 比=A2 a; k t= Ai(a x) + A2 xAi、A2是與溫度、溶劑、電解質(zhì) NaOH及CH3COONa的性質(zhì)有關的比例常數(shù).聯(lián)立上述三個式子,可得出：x = K0Kt