實(shí)驗(yàn)二十一乙酸乙酯皂化反應(yīng)

1、實(shí)驗(yàn)二十一 乙酸乙酯皂化反應(yīng)【目的要求】1. 用電導(dǎo)率儀測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)進(jìn)程中的電導(dǎo)率。2. 學(xué)會(huì)用圖解法求二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)，并計(jì)算該反應(yīng)的活化能。3. 學(xué)會(huì)使用電導(dǎo)率儀和恒溫水浴?！緦?shí)驗(yàn)原理】乙酸乙酯皂化反應(yīng)是個(gè)二級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為：CH3COOC2H5 OH CH3COOC2H5OH當(dāng)乙酸乙酯與氫氧化鈉溶液的起始濃度相同時(shí)，如均為a，則反應(yīng)速率表示為： (1)式中，x為時(shí)間t時(shí)反應(yīng)物消耗掉的濃度；k為反應(yīng)速率常數(shù)。將上式積分得： (2)起始濃度a為已知，因此只要由實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同時(shí)間t時(shí)的x值，以x/(ax)對(duì)t作圖，若所得為一直線，證明是二級(jí)反應(yīng)，并可以從直線的斜率求出k值。乙酸乙

2、酯皂化反應(yīng)中，參加導(dǎo)電的離子有OH-、Na+和CH3COO-。由于反應(yīng)體系是很稀的水溶液，可認(rèn)為CH3COONa是全部電離的。因此，反應(yīng)前后Na+的濃度不變。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，僅僅是導(dǎo)電能力很強(qiáng)的OH-離子逐漸被導(dǎo)電能力弱的CH3COO-離子所取代，致使溶液的電導(dǎo)逐漸減小。因此，可用電導(dǎo)率儀測(cè)量皂化反應(yīng)進(jìn)程中電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化，從而達(dá)到跟蹤反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化的目的。令G0為t0時(shí)溶液的電導(dǎo)，Gt為時(shí)間t時(shí)混合溶液的電導(dǎo)，G為t = (反應(yīng)完畢)時(shí)溶液的電導(dǎo)。則稀溶液中，電導(dǎo)值的減少量與CH3COO-濃度成正比，設(shè)K為比例常數(shù)，則tt時(shí)， xx， xK(G0Gt)t = 時(shí)， xa， aK(G0

3、G)由此可得：a xK(GtG) 所以ax和x可以用溶液相應(yīng)的電導(dǎo)表示，將其代入式(2)得：重新排列得： (3)因此，只要測(cè)出不同時(shí)間溶液的電導(dǎo)值Gt和起始溶液的電導(dǎo)值G0，然后以Gt對(duì)(G0Gt)/t作圖應(yīng)得一直線，直線的斜率為1/(ak)，由此便求出某溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k值。將電導(dǎo)與電導(dǎo)率的關(guān)系式G = A/l代入(3)式得： (4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同時(shí)間溶液的電導(dǎo)率t和起始溶液的電導(dǎo)率0，以t對(duì)(0t) /t作圖，也得一直線，從直線的斜率也可求出反應(yīng)速率常數(shù)k值。如果知道不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k(T2)和k(T1)，根據(jù)Arrhenius公式，可計(jì)算出該反應(yīng)的活化能E。 (5)【儀器試

4、劑】電導(dǎo)率儀1臺(tái)；電導(dǎo)池1只；恒溫水浴1套；停表1只；移液管(50mL，3支、1mL，1支)；容量瓶(250mL，1只)；磨口三角瓶(200mL，5只)。NaOH (0.0200mol·dm-3)；乙酸乙酯(A.R.)；電導(dǎo)水。【實(shí)驗(yàn)步驟】1. 配制乙酸乙酯溶液 準(zhǔn)確配制與NaOH濃度(約0.0200mol·dm-3)相等的乙酸乙酯溶液。其方法是：根據(jù)室溫下乙酸乙酯的密度，計(jì)算出配制250mL0.0200mol·dm-3的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升數(shù)V，然后用lmL移液管吸取VmL乙酸乙酯注入250mL容量瓶中，稀釋至刻度即可。2. 調(diào)節(jié)恒溫槽 將恒溫槽的

5、溫度調(diào)至(25.0±0.1)或(30.0±0.1)。3. 調(diào)節(jié)電導(dǎo)率儀 電導(dǎo)率儀的使用見第一篇第四章“電學(xué)測(cè)量技術(shù)與儀器”。4. 溶液起始電導(dǎo)率0的測(cè)定 在干燥的200mL磨口三角瓶中，用移液管加入50mL0.0200mol·dm-3的NaOH溶液和等體積的電導(dǎo)水，混合均勻后，倒出少許溶液洗滌電導(dǎo)池和電極，然后將剩余溶液倒入電導(dǎo)池 (蓋過(guò)電極上沿并超出約1cm)，恒溫約15min，并輕輕搖動(dòng)數(shù)次，然后將電極插入溶液，測(cè)定溶液電導(dǎo)率，直至不變?yōu)橹?，此?shù)值即為0。5. 反應(yīng)時(shí)電導(dǎo)率t的測(cè)定 用移液管移取50mL0.0200mol·dm-3的乙酸乙酯溶液于干燥

6、的200mL磨口三角瓶中，用另一只移液管移取50mL0.0200mol·dm-3的NaOH溶液于另一干燥的200mL磨口三角瓶中。將兩個(gè)三角瓶置于恒溫槽中恒溫15min，并搖動(dòng)數(shù)次。將恒溫好的NaOH溶液迅速倒入盛有乙酸乙酯溶液的三角瓶中，同時(shí)開動(dòng)停表，作為反應(yīng)的開始時(shí)間，迅速將溶液混合均勻，并用少許溶液洗滌電導(dǎo)池和電極，然后將溶液倒入電導(dǎo)池中，測(cè)定溶液的電導(dǎo)率t，在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min各測(cè)電導(dǎo)率一次，記下kt和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t。6. 另一溫度下0和t的測(cè)定 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為(35.0

7、±0.1)或(40.0±0.1)。重復(fù)上述4、5步驟，測(cè)定該溫度下的0和t。但在測(cè)定t時(shí)，按反應(yīng)進(jìn)行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min測(cè)其電導(dǎo)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉電源，清洗電極，并置于電導(dǎo)水中保存待用?！咀⒁馐马?xiàng)】 本實(shí)驗(yàn)需用電導(dǎo)水，并避免接觸空氣及灰塵雜質(zhì)落入。 配好的NaOH溶液要防止空氣中的CO2氣體進(jìn)入。 乙酸乙酯溶液和NaOH溶液濃度必須相同。 乙酸乙酯溶液需臨時(shí)配制，配制時(shí)動(dòng)作要迅速，以減少揮發(fā)損失。【數(shù)據(jù)處理】1. 將t，t，(0t) /t數(shù)據(jù)列表。2. 以兩個(gè)溫度下的t

8、對(duì)(0t)/t作圖，分別得一直線。由直線的斜率計(jì)算各溫度下的速率常數(shù)k。3. 由兩溫度下的速率常數(shù)，根據(jù)Arrhenius公式計(jì)算該反應(yīng)的活化能。思 考 題 1. 為什么由0.0100mol·dm-3的NaOH溶液和0.0100mol·dm-3的CH3COONa溶液測(cè)得的電導(dǎo)率可以認(rèn)為是0、？2. 如果兩種反應(yīng)物起始濃度不相等，試問應(yīng)怎樣計(jì)算k值？3. 如果NaOH和乙酸乙酯溶液為濃溶液時(shí)，能否用此法求k值，為什么？ 【討論】1. 乙酸乙酯皂化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，混合后體系溫度降低，所以在混合后的幾分鐘內(nèi)所測(cè)溶液的電導(dǎo)率偏低，因此最好在反應(yīng)46min后開始測(cè)定，否則由t對(duì)(0-t) / t作圖所得是一拋物線，而非直線。2. 乙酸乙酯皂化反應(yīng)還可以用pH法進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)堿和乙酸乙酯的初始濃度不等時(shí)，設(shè)其濃度分別為a和b，且ab，則其反應(yīng)速率方程的積分式為設(shè)tt和t¥ 時(shí)體系的OH分別為OHt、OH¥，則有當(dāng)a、b較小時(shí)(一般小于0.01moldm-3)，