乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定課件

1、Department of Chemistry乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康亩?、實驗原理二、實驗原理三、藥品儀器三、藥品儀器四、實驗步驟四、實驗步驟五、實驗記錄五、實驗記錄六、數(shù)據(jù)處理六、數(shù)據(jù)處理八、注意事項八、注意事項九、思考題九、思考題七、結(jié)果分析與討論七、結(jié)果分析與討論Department of Chemistry實驗?zāi)康?1.掌握測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)及反應(yīng)活化能的物理方法-電導(dǎo)法； 2.了解二級反應(yīng)的特點，學會用作圖法求二級反應(yīng)的速率常數(shù)及其活化能； 3.熟悉電導(dǎo)測量方法和電導(dǎo)率儀的使用。Department of Chemistry實驗原理 乙酸乙酯皂

2、化反應(yīng)是個典型的二級反應(yīng)。設(shè)反應(yīng)物起始濃度均為C0，經(jīng)時間t后產(chǎn)物的濃度為x。 OHHCCOONaCHNaOHHCOOCCH523523t=0 C0 C0 0 0t=t C0-x C0 -x x xt= 0 0 C0 C0 該反應(yīng)的速率方程為：20)(xCKdtdx積分得： -（1）0011cKtxcDepartment of Chemistry 本實驗采用電導(dǎo)法測量皂化反應(yīng)中本實驗采用電導(dǎo)法測量皂化反應(yīng)中電導(dǎo)電導(dǎo)L L隨時間隨時間t t的變化。的變化。設(shè)L0、Lt、L分別代表時間為0、t、時溶液的電導(dǎo)。在稀溶液下，乙酸乙醋皂化反應(yīng)，在不同反應(yīng)時刻，其電導(dǎo)率與濃度的滿足以下關(guān)系：)()()()

3、0(0000ttxxCLtCLtCLt式中：、-與溫度、溶劑、電解質(zhì)NaOH及NaAc的性質(zhì)有 關(guān)的比例常數(shù)； L0、L-反應(yīng)開始和終了時溶液的總電導(dǎo)率； Lt-時間t時溶液的總電導(dǎo)率。-（2）Department of Chemistry采用電導(dǎo)率法的依據(jù)：（1）溶液中參與導(dǎo)電的離子只有OH-、Na+和CH3COO-，隨著反應(yīng)進行，Na+濃度保持不變，OH-則不斷減少，而CH3COO-不斷增多，由于OH-的摩爾電導(dǎo)比離子的摩爾電導(dǎo)大得多，因此，隨著反應(yīng)的進行，溶液電導(dǎo)不斷減少。（2）在很稀溶液中，每種強電解質(zhì)的電導(dǎo)率L與濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)率等于溶液中各電解質(zhì)電導(dǎo)率之和。Depart

4、ment of Chemistry由（由（2）式得：）式得： -（3）000)(CLLLLxt將（將（3）式代入（）式代入（1）得：）得：LtLLKCLtt001tLLLtt0作直線關(guān)系圖，從斜率求出作直線關(guān)系圖，從斜率求出反應(yīng)速率常數(shù)。反應(yīng)速率常數(shù)。Department of Chemistry 根據(jù)阿侖尼烏斯（rrhenius)公式，反應(yīng)活化能a可由下式求出：211212)(lnTRTTTEKKa式中：1、2分別為溫度1、2時反應(yīng)的速率常數(shù)。Department of Chemistry藥品儀器1. 電導(dǎo)率儀；2. 恒溫槽一套；3. 反應(yīng)管；4. 移液管、大試管、容量瓶等；5. 乙酸乙醋(

5、AR) (0.02mol/L) 氫氧化鈉(AR)(0.02mol/L)；6. 等等。Department of Chemistry恒溫槽一套（實物圖片）控溫儀控溫儀玻璃溫度計玻璃溫度計接觸溫度計接觸溫度計電動攪拌器電動攪拌器加熱器加熱器Department of Chemistry反應(yīng)管（實物圖片）混合前恒溫混合前恒溫混合過程混合過程混合后測定混合后測定Department of Chemistry實驗步驟開啟恒溫槽開啟恒溫槽調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)溫度洗滌試管反洗滌試管反應(yīng)器并烘干應(yīng)器并烘干恒溫恒溫反應(yīng)過程的反應(yīng)過程的電導(dǎo)率測定電導(dǎo)率測定量取被測量取被測溶液于試溶液于試管反應(yīng)管管反應(yīng)管測定初始測定初始電

6、導(dǎo)率電導(dǎo)率L0配制乙酸配制乙酸乙醋溶液乙醋溶液Department of Chemistry恒溫槽裝置恒溫槽裝置 連接好恒溫槽裝置，打開電動攪拌器、控溫儀的開關(guān)，調(diào)節(jié)接觸溫度計的溫度(以玻璃溫度計為準，30或35)，加熱至恒溫。 注意：加熱器的插頭，應(yīng)插在控溫儀的插孔上，不得直接插到其它電源插座上。Department of Chemistry乙酸乙酯溶液的配制 乙酸乙醋溶液的濃度應(yīng)與氫氧化鈉溶液的濃度相同（均為0.02mol/L）； 配制100ml 0.02mol/L的乙酸乙醋，需乙酸乙醋m=0.17622g（m/M=0.1*0.02，M為乙酸乙醋的分子量88.11g/mol）； 即：乙酸乙

7、醋的體積為V=m/； 乙酸乙醋密度與溫度關(guān)系：2631095. 110168. 192454. 0tt式中：密度的單位為g/ml; 溫度t的單位為。Department of Chemistry 用移液管量取20ml0.02mol/LNaOH溶液和20ml蒸餾水放于100ml燒杯中，混均后倒入大試管中（蓋上橡皮塞）。 在反應(yīng)管的小管中加入20ml0.02mol/L乙酸乙醋溶液，大管中加入20ml0.02mol/L NaOH溶液（均蓋上橡皮塞）。 把它們同時放入恒溫槽中，恒溫15分鐘。Department of Chemistry 溶液在恒溫槽中恒溫15min后，即可以進行測定。Departme

8、nt of Chemistry 電導(dǎo)率儀的量程設(shè)置在10ms檔； 對溫度進行補償（根據(jù)室溫）； 對儀器進行校正，把“校正測量”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“校正”處，調(diào)節(jié)常數(shù)校正旋鈕至示值為電導(dǎo)電極常數(shù)； 把“校正測量”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“測量”處，即可開始測量。Department of Chemistry 用蒸餾水沖洗電導(dǎo)電極，用濾紙吸干電極上的水，把電極插入大試管中(恒溫15 min后)，測得的電導(dǎo)率即為初始電導(dǎo)率0 。初始電導(dǎo)率0的測定Department of Chemistry電導(dǎo)率t的測定： 用蒸餾水沖洗電導(dǎo)電極，用濾紙吸干電極上的水，電極掛在架上待用。 待反應(yīng)管溶液恒溫15分鐘后，混合，開始計時。

9、插入電極，測量t的值，從計時開始每5分鐘記錄一次，30分鐘后第10分鐘記錄一次，到60分鐘為止。Department of Chemistry 按照上述方法，測定30或35時的L0及Lt的數(shù)值。Department of Chemistry實驗數(shù)據(jù)記錄實驗日期： ；(1)第一次恒溫溫度： ；L0= ms/cm(2)第二次恒溫溫度： ；L0= ms/cm時間(min)電導(dǎo)率Lt時間(min)電導(dǎo)率LtDepartment of Chemistry數(shù)據(jù)處理1.計算 ；2.作 關(guān)系圖； 3.計算直線斜率k，反應(yīng)速率常數(shù)K；4.求出皂化反應(yīng)的a；5.文獻值。tLLt0tLLLtt0Department

10、 of Chemistry計算(L0-Lt)/t的結(jié)果：t(min)Lt(L0-Lt)/t(1)第一次恒溫溫度： ；L0= ms/cm(2)第二次恒溫溫度： ；L0= ms/cmt(min)Lt(L0-Lt)/tDepartment of Chemistry Lt(ms/cm)0AB Lt1 Lt2 的關(guān)系圖tLLLtt0第一次恒溫溫度 30 Department of Chemistry Lt(ms/cm)0AB Lt1 Lt2 的關(guān)系圖tLLLtt0第二次恒溫溫度 35 Department of Chemistry 直線斜率k1、k2用下式計算：102012)()(tLLtLLLLktt

11、反應(yīng)速率常數(shù)1、2用下式計算：kCK01Department of Chemistry 皂化反應(yīng)活化能Ea用阿侖尼烏斯（rrhenius)公式計算：211212)(lnTRTTTEKKaDepartment of Chemistry文獻值： 在25 下，氫氧化鈉濃度，乙酸乙酯濃度均為0.02mol/L，其反應(yīng)速率常數(shù): K=6.4（molL-1）-1min-1其中反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系式為：54. 400754. 01780lgTTKDepartment of Chemistry乙酸乙酯皂化反應(yīng)的活化能:E Ea a=27.3KJ/mol=27.3KJ/molDepartment of Ch

12、emistry實驗結(jié)果與討論結(jié)果：實測值為a=計算實驗偏差：分析產(chǎn)生偏差的原因：有何建議與想法？Department of Chemistry注意事項：1.電導(dǎo)率儀要進行溫度補償及常數(shù)校正；2.反應(yīng)液在恒溫時都要用橡膠塞子蓋好；3.混合過程既要快速，又要小心謹慎，不要把溶液擠出反應(yīng)管；4.嚴格控制恒溫的溫度，因為反應(yīng)過程溫度對反應(yīng)速率常數(shù)影響很大；5.嚴格配制溶液的濃度，保證氫氧化鈉與乙酸乙酯的濃度相等，否則反應(yīng)速率常數(shù)計算公式將發(fā)生變化。Department of Chemistry思考題 1.為什么本實驗要在恒溫下進行？而且氫氧化鈉與乙酸乙酯溶液混合前要預(yù)先恒溫？ 2.各溶液在恒溫和操作過程中為什么要蓋好？ 3.如何從實驗結(jié)果驗證乙酸乙