電導(dǎo)法測定乙酸乙酯造化反應(yīng)的速率常數(shù)

1、電導(dǎo)法測定乙酸乙酯造化反應(yīng)的速率常數(shù)- 2 -一、實驗?zāi)康? 2 -二、基本原理- 2 -三、儀器試劑- 3 -1.儀器：- 3 -2.試劑：- 3 -四、實驗步驟- 3 -五、實驗數(shù)據(jù)及處理- 4 -六、 思考題- 7 -七、注意- 7 -八、所有物質(zhì)的包括四種模型三維優(yōu)化結(jié)構(gòu)，所有物質(zhì)的最低能量及部分鍵長鍵角。- 7 -1. CH3COOC2H5- 7 -2、C2H5OH- 11 -3、NaOH- 14 -4、CH3COONa- 15 -一、實驗?zāi)康?.了解二級反映的特點，學(xué)會用圖解計算法求取二級反映的速率常數(shù)；2.用電導(dǎo)法測定乙酸乙酯造化反應(yīng)的速率常數(shù)，了解反應(yīng)活化能的測定方法。二、基本

2、原理乙酸乙酯皂化是一個二級反應(yīng)，其反應(yīng)式為： CH3COOC2H5 + Na+ + OH- = CH3COO- + Na+ + C2H5OH在反應(yīng)過程中，各物質(zhì)的濃度隨時間而改變。某一時刻的OH-離子濃度可用標(biāo)準(zhǔn)酸進(jìn)行滴定求得，也可通過測量某些物理性質(zhì)而得到。用電導(dǎo)儀測定溶液的電導(dǎo)值隨時間的變化關(guān)系，可以檢測反應(yīng)的進(jìn)程，進(jìn)而可求算反應(yīng)的速率常數(shù)，二級反應(yīng)的速率與反應(yīng)物的濃度有關(guān)。如果反應(yīng)物CH3COOC2H5和NaOH的初始濃度相同，則反應(yīng)時間為t時，反應(yīng)所產(chǎn)生的CH3COO- 和C2H5OH 的濃度為，而CH3COOC2H5和NaOH的濃度為,設(shè)逆反應(yīng)課忽略，則反應(yīng)物和生成物的濃度隨時間的變

3、化關(guān)系為： CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH00對上述二級反應(yīng)的速率方程可表示為：（1）積分得：（2）顯然，只要測出反應(yīng)進(jìn)程中時的值，再將代入上式，就得到速率常數(shù)值。由于反應(yīng)物是稀的水溶液，故可假定CH3COONa 全部電離，則溶液中參與導(dǎo)電的離子有Na+，OH- 和CH3COO- 等，而Na+ 在反應(yīng)前后濃度不變，OH- 的遷移率比CH3COO- 的大得多，隨著反應(yīng)時間的增加，OH-不斷減少,而CH3COO- 不斷增加，所以體系的電導(dǎo)值不斷下降。在一定范圍內(nèi),可以認(rèn)為體系電導(dǎo)值的減少量與CH3COONa 的濃度的增加量成正比，即（3）（4）式中和分別

4、為溶液起始和時的電導(dǎo)值，為反應(yīng)終了時的電導(dǎo)值，為比例常數(shù)。講式（3）和(4）代入（2)得：（5）或（6）從直線方程式（6）可知，只需測出、以及一組值，利用對作圖，應(yīng)得一直線，由斜率即可求得反應(yīng)速率常數(shù)值，的單位為。三、儀器試劑1.儀器：數(shù)字式電導(dǎo)率儀1套；恒溫水浴1套；雙管電導(dǎo)池1套；移液管3支（25ml）；燒杯（100ml）2個；停表1只。2.試劑：（1） 自制的乙酸乙酯溶液;分析純乙酸乙酯（液體），M%=99.5%，= /L；（2） 自制的醋酸鈉溶液：M = /mol，M% = 99.0%；（3） 自制的氫氧化鈉，稱取氫氧化鈉大約在（）g時，其濃度值在左右；要用鄰苯二甲酸氫鉀（/L）進(jìn)行標(biāo)

5、定。（4）的氫氧化鈉經(jīng)稀釋可得。四、實驗步驟1. 熟悉電導(dǎo)率儀的使用方法。2. 調(diào)節(jié)恒溫水浴為所要求之溫度（25、30）。開啟電導(dǎo)儀的電源進(jìn)行預(yù)熱。3. 預(yù)習(xí)時首先將兩個雙口電導(dǎo)池及單口電導(dǎo)池洗凈、烘干，待用。4. G0、G的測定：用兩個單口電導(dǎo)池分別盛入的氫氧化鈉35ml（用以測定G0）和的醋酸鈉35ml（用以測定G），恒溫10分鐘后測其溶液的電導(dǎo)值，每2分鐘讀一次數(shù)，讀三次。5. Gt的測定：雙口電導(dǎo)池支管內(nèi)準(zhǔn)確盛入25ml 的氫氧化鈉溶液，支管內(nèi)準(zhǔn)確盛入的乙酸乙醋,與測G0、G的溶液同時放入水浴中恒溫10分鐘并記下此時溫度。6. 用洗耳球?qū)管溶液壓入A管,壓入一半時開始計時,反復(fù)壓幾次

6、使溶液混合均勻, 混合后要立即用橡皮塞塞住瓶口，并觀察液面是否淹沒電極，并立即開始測其電導(dǎo)值。每2分鐘讀一次數(shù)，直到電導(dǎo)值變化不大為止。7. 每次更換溶液時要先用蒸餾水淋洗電極,再用待測液仔細(xì)淋洗電極后再進(jìn)行測量。測定完G0、G的溶液不要棄去，待測定Gt后再測量一次,以驗證及供另一溫度下測定之用。8. 用同樣方法測定另一溫度下的G0、G 、Gt。9. 測定完畢用蒸餾水淋洗電極，并將電極浸入蒸餾水中。10. 按上述操作步驟測定另一個溫度時的反應(yīng)速率常數(shù)，并按阿倫尼烏斯公式進(jìn)行計算反應(yīng)活化能。五、實驗數(shù)據(jù)及處理做圖，由直線斜率求出反應(yīng)速率常數(shù)k(t1)，k(t2)，并計算反應(yīng)活化能E。表一25oC

7、時不同時間反應(yīng)液的電導(dǎo)246810121.69 14161.61 181.58 201.54 221.52 241.49 26283032343638 40 42 44 1.31 461.30 48 50 52 5456 1.25 9.97561 T=30oC，=4.93103表二30oC時不同時間反應(yīng)液的電導(dǎo)246810121416182022242628303225oC時,圖圖130oC時,圖圖2如圖，由25oC時，斜率k(t1)c=0.13318,得出速率常數(shù)k(t1-1Lmin-1由30oC時，斜率k(t2)c=0.15390, 得出速率常數(shù)k(t2-1Lmin-1由阿侖尼烏斯公式：

8、ln帶入數(shù)據(jù)得：六、思考題1.為什么本實驗在恒溫下進(jìn)行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前要預(yù)先恒溫？解答：反應(yīng)速率常數(shù)是一個與溫度有關(guān)的物理量，溫度會影響反應(yīng)的速率常數(shù)，因此實驗要保持恒溫，才能測定該溫度條件下的速率常數(shù)。七、注意1. 在每次測定電導(dǎo)值之前都要校正電導(dǎo)率儀。2. 不可用紙擦拭鉑黑電極。八、所有物質(zhì)的包括四種模型三維優(yōu)化結(jié)構(gòu)，所有物質(zhì)的最低能量及部分鍵長鍵角。1. CH3COOC2H5（1）四種模型三維優(yōu)化結(jié)構(gòu) Sticks Cylindrical Bonds BallstickSpace Filling （2）最低能量Warning: Some parameter

9、s are guessed (Quality = 1). Iteration 0 Steric Energy 14.943 RMS Gradient 22.822 RMS Move 0.0000 Iteration 1 Steric Energy 8.666 RMS Gradient 10.589 RMS Move 0.0123 Iteration 2 Steric Energy 6.195 RMS Gradient 7.256 RMS Move 0.0122 Iteration 3 Steric Energy 5.107 RMS Gradient 5.142 RMS Move 0.0086

10、Iteration 4 Steric Energy 4.636 RMS Gradient 3.692 RMS Move 0.0052 Iteration 5 Steric Energy 4.345 RMS Gradient 3.087 RMS Move 0.0042 Iteration 6 Steric Energy 4.081 RMS Gradient 2.835 RMS Move 0.0051 Iteration 7 Steric Energy 3.799 RMS Gradient 1.941 RMS Move 0.0069 Iteration 8 Steric Energy 3.699

11、RMS Gradient 1.850 RMS Move 0.0033 Iteration 9 Steric Energy 3.586 RMS Gradient 1.985 RMS Move 0.0046 Iteration 10 Steric Energy 3.487 RMS Gradient 1.602 RMS Move 0.0046 Iteration 11 Steric Energy 3.441 RMS Gradient 1.137 RMS Move 0.0025 Iteration 12 Steric Energy 3.404 RMS Gradient 0.981 RMS Move 0

12、.0024 Iteration 13 Steric Energy 3.377 RMS Gradient 0.707 RMS Move 0.0020 Iteration 14 Steric Energy 3.359 RMS Gradient 0.697 RMS Move 0.0018 Iteration 15 Steric Energy 3.350 RMS Gradient 0.312 RMS Move 0.0010 Iteration 16 Steric Energy 3.348 RMS Gradient 0.321 RMS Move 0.0005 Iteration 17 Steric En

13、ergy 3.345 RMS Gradient 0.235 RMS Move 0.0005 Iteration 18 Steric Energy 3.344 RMS Gradient 0.116 RMS Move 0.0003 Iteration 19 Steric Energy 3.344 RMS Gradient 0.136 RMS Move 0.0002 Iteration 20 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.102 RMS Move 0.0003 Iteration 21 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.08

14、7 RMS Move 0.0002 Iteration 22 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.102 RMS Move 0.0001 Iteration 23 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.094 RMS Move 0.0002 Iteration 24 Steric Energy 3.343 RMS Gradient 0.059 RMS Move 0.0001 Iteration 24: Minimization terminated normally because the gradient norm is le

15、ss than the minimum gradient norm Stretch: 0.1669 Bend: 0.7371 Stretch-Bend: 0.0572 Torsion: 0.0000 Non-1,4 VDW: -0.4015 1,4 VDW: 2.7831 Total: 3.3427 （3）鍵長AtomsActualOptimalC(1)-C(2)C(1)-H(7)C(1)-H(8)C(1)-H(9)C(2)-O(3)C(2)-O(4)O(4)-C(5)O(4)-Lp(15)O(4)-Lp(16)C(5)-C(6)C(5)-H(10)C(5)-H(11)C(6)-H(12)C(

16、6)-H(13)C(6)-H(14)（4）鍵角AtomsActualOptimalC(2)-C(1)-H(7)C(2)-C(1)-H(8)C(2)-C(1)-H(9)H(7)-C(1)-H(8)H(7)-C(1)-H(9)H(8)-C(1)-H(9)C(1)-C(2)-O(3)C(1)-C(2)-O(4)O(3)-C(2)-O(4)C(2)-O(4)-C(5)C(2)-O(4)-Lp(15)C(2)-O(4)-Lp(16)C(5)-O(4)-Lp(15)C(5)-O(4)-Lp(16)Lp(15)-O(4)-Lp(16)O(4)-C(5)-C(6)O(4)-C(5)-H(10)O(4)-C(5

17、)-H(11)C(6)-C(5)-H(10)C(6)-C(5)-H(11)H(10)-C(5)-H(11)C(5)-C(6)-H(12)C(5)-C(6)-H(13)C(5)-C(6)-H(14)H(12)-C(6)-H(13)H(12)-C(6)-H(14)H(13)-C(6)-H(14)2、C2H5OH（1）四種模型三維優(yōu)化結(jié)構(gòu) Sticks Cylindrical Bonds Ballstick Space Filling （2）最低能量Adding lone pairs to OH(5)Warning: Some parameters are guessed (Quality = 1)

18、. Iteration 0 Steric Energy 1.329 RMS Gradient 3.143 RMS Move 0.0000 Iteration 1 Steric Energy 1.046 RMS Gradient 2.187 RMS Move 0.0056 Iteration 2 Steric Energy 0.983 RMS Gradient 0.902 RMS Move 0.0022 Iteration 3 Steric Energy 0.966 RMS Gradient 0.625 RMS Move 0.0013 Iteration 4 Steric Energy 0.95

19、1 RMS Gradient 0.710 RMS Move 0.0018 Iteration 5 Steric Energy 0.941 RMS Gradient 0.582 RMS Move 0.0015 Iteration 6 Steric Energy 0.935 RMS Gradient 0.300 RMS Move 0.0012 Iteration 7 Steric Energy 0.932 RMS Gradient 0.378 RMS Move 0.0007 Iteration 8 Steric Energy 0.928 RMS Gradient 0.264 RMS Move 0.

20、0014 Iteration 9 Steric Energy 0.926 RMS Gradient 0.334 RMS Move 0.0008 Iteration 10 Steric Energy 0.920 RMS Gradient 0.505 RMS Move 0.0026 Iteration 11 Steric Energy 0.915 RMS Gradient 0.370 RMS Move 0.0021 Iteration 12 Steric Energy 0.911 RMS Gradient 0.363 RMS Move 0.0016 Iteration 13 Steric Ener

21、gy 0.908 RMS Gradient 0.264 RMS Move 0.0016 Iteration 14 Steric Energy 0.906 RMS Gradient 0.199 RMS Move 0.0011 Iteration 15 Steric Energy 0.905 RMS Gradient 0.147 RMS Move 0.0004 Iteration 16 Steric Energy 0.904 RMS Gradient 0.141 RMS Move 0.0005 Iteration 17 Steric Energy 0.904 RMS Gradient 0.097

22、RMS Move 0.0003 Iteration 18 Steric Energy 0.904 RMS Gradient 0.075 RMS Move 0.0001 Iteration 18: Minimization terminated normally because the gradient norm is less than the minimum gradient norm Stretch: 0.0470 Bend: 0.0858 Stretch-Bend: 0.0103 Torsion: 0.0000 Non-1,4 VDW: -0.1567 1,4 VDW: 0.9174 Total: 0.9039 （3）鍵長AtomsActualOptimalC(1)-C(2)C(1)-O(3)C(1)-H(4)C(1)-H(5)C(2)-H(6)C(2)-H(7)C(2)-H(