電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)

實(shí)驗(yàn)九

電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)【目的要求】1.用電率儀測(cè)定酸乙酯皂反應(yīng)進(jìn)程中的電導(dǎo)率。2.學(xué)會(huì)圖解法求級(jí)反應(yīng)的率常數(shù)，并計(jì)算該反應(yīng)的活化能。3.學(xué)會(huì)用電導(dǎo)率和恒溫水。預(yù)習(xí)要求1.了解導(dǎo)法測(cè)定學(xué)反應(yīng)速常數(shù)的原理。2.如何圖解法求級(jí)反應(yīng)的率常數(shù)及如何計(jì)算反應(yīng)的活化能。3.了解導(dǎo)率儀和溫水浴的用方法及注意事項(xiàng)。【基本原理】乙酸乙酯皂反應(yīng)是個(gè)級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)方程式為CHCOOC5+

Na

+

OH

-→

CHCOO

+

Na

+

CHOH當(dāng)乙酸乙與氫氧化溶液的起濃度相同時(shí)，如均為

a

，則反應(yīng)速表示為－－－－－－

（１）式中，為時(shí)間t時(shí)反物消耗掉濃度，為反速率常數(shù)將上式積得－－－－－－

（２）起始濃度a為已知，只由實(shí)驗(yàn)測(cè)不同時(shí)間t時(shí)的x值，的斜率m(=ak)便可求出值。

對(duì)t作圖，得一直線，從直線乙酸乙酯皂反應(yīng)中，加導(dǎo)電的子有

OH

、Na和3COO，于反應(yīng)體系是很稀的水溶液，可認(rèn)為CH3COONa是部電離的因此，反應(yīng)前后Na的度不變，著反應(yīng)的進(jìn)行僅是導(dǎo)電能力強(qiáng)的離子逐漸被導(dǎo)電力弱的CH3COO離子所取致溶液的電導(dǎo)漸減小因可用電導(dǎo)儀測(cè)量皂化反應(yīng)程中電導(dǎo)隨時(shí)間的化，從而達(dá)到跟蹤反應(yīng)物濃度隨時(shí)變化的目。令為=0時(shí)溶液的電導(dǎo)Gt為間t時(shí)混合液的電導(dǎo)G為∞(反應(yīng)完畢)時(shí)溶液電導(dǎo)。

實(shí)質(zhì)上，G0是溶液濃度a時(shí)的電導(dǎo)，Gt是溶液濃度為ax）時(shí)的電導(dǎo)值

G

NaOH與CHCOONa溶液濃度為x時(shí)的電導(dǎo)值CH

3

COON

a

之和∞則是CH3COONa溶液濃度為a時(shí)的電導(dǎo)值CHCOOC5+

OH

-→

CHCOO

+

CH5OH濃度值t=t=tt=

a

a-０

x

０xa在稀溶液中溶液的電與電解質(zhì)溶液茂正比，因此有：即：即：由此，t可以示為：G

t＝

G

NaOH＋

G

CH3COONa

＝－－－－－－－（３）則：所以：

－－－－－－－－－－－（４）將上式（４代入（２式，得：

重新排列得（５）

－－－－－－－－－－因此，只要不同時(shí)間液的電導(dǎo)

G

t

和起始溶液電導(dǎo)值

G，然后以G

t對(duì)

作圖應(yīng)得一直，直線的率為１／，由此便求出某溫度下的反應(yīng)速率數(shù)k值。由電導(dǎo)電導(dǎo)率κ的關(guān)系式

代入(式得:－－－－－－－－－6）通過實(shí)驗(yàn)測(cè)不同時(shí)間液的電導(dǎo)

κ

t和起始溶的電導(dǎo)率κ0以κt對(duì)

作圖也得一直線，從線的斜率可求出反速率數(shù)

k

值。如果知不同溫度的反應(yīng)速常數(shù)(T2)k(T1)根據(jù)Arrhenius式，計(jì)算出該反的活化能E和反應(yīng)衰期

。－－－－－－－－－（７）【儀器和試劑】1.儀器：電導(dǎo)儀附DJS-1型鉑電極1臺(tái);停表1塊;恒溫水浴1套;移液管1mL)1支;容量瓶250mL)1個(gè);

恒溫混合器1只;移液管50mL)3只;磨口三角瓶200mL)5個(gè)2.藥品：NaOH水溶液0.0200mol·dm-3);

乙酸乙酯(A.R.);

電導(dǎo)水(

κ<1

x10-4S.m-1)【實(shí)驗(yàn)步驟】

1.配制液：配制與NaOH準(zhǔn)確濃度約0.0200mol·dm-3)相等的乙乙酯溶液其方法是:找出室溫乙酸乙酯密度計(jì)算出配制250mL0.0200mol·dm-3(與NaOH準(zhǔn)確濃相同的乙酸乙酯溶液所需乙酸乙酯毫升數(shù)，然后lmL移液管吸取VmL乙酸乙酯入250mL容量瓶中，稀釋至刻度即為0.0200mol·dm的乙酸酯水溶液。2.調(diào)節(jié)溫槽將恒溫槽的度調(diào)至(30.0±0.1)℃或(40.0±0.1)℃］。3.調(diào)節(jié)導(dǎo)率儀第一、溫補(bǔ)鈕調(diào)在實(shí)驗(yàn)實(shí)際溫度第二、校正—測(cè)量旋鈕調(diào)溫補(bǔ)處，校電導(dǎo)率儀電導(dǎo)電池?cái)?shù)。4.30℃時(shí)溶起始電導(dǎo)

κ

0的測(cè)定（在測(cè)量t實(shí)驗(yàn)過程中間入進(jìn)行）在干燥的200mL磨三角瓶中，用移液管加-3的NaOH溶液同數(shù)量的電導(dǎo)水，混合均勻后倒出少量液洗滌電池和電極，然后將剩余溶液倒入電池(蓋過極上沿2cm)，恒溫約15min，輕輕搖動(dòng)次，然后電極插入溶液，測(cè)定溶液電導(dǎo)率，至不變?yōu)?，此?shù)值為定三次，取均值。測(cè)完溶液蓋保存，備用測(cè)定40℃的電導(dǎo)率κ。5.反應(yīng)電導(dǎo)率κt的定(30.0±0.1)℃先洗凈烘干溫混合器然后分別移液管取-3的CHCOOCH55mL0.0200mol·dm-3的NaOH，分別Ａ口和Ｂ裝入混合中，再?gòu)模驴诓咫妼?dǎo)電極置混合器恒溫槽中，待恒溫15min，從Ａ管鼓氣使Ａ溶液進(jìn)入Ｂ，當(dāng)進(jìn)入半時(shí)，按停表記時(shí)開始記錄反應(yīng)時(shí)間，待溶全總部進(jìn)入Ｂ后，繼鼓氣使兩液在Ｂ中合均勻。并立即開始測(cè)量其電導(dǎo)率，記錄時(shí)

κ

0,測(cè)間t及電導(dǎo)

κ

值。繼續(xù)在4min、6min、、10min、12min15min、20min、25min、30min、35min、40min各測(cè)電率一次，記下kt和對(duì)應(yīng)的間t。如果不使用溫混合器可使用三錐瓶代替，方法如下：用移液管移的3COOCH，加入干燥200mL磨口三瓶中，用另一只移液管取25mL0.0200mol·dm-3的，加另一干的100mL磨口角瓶中將兩個(gè)三角瓶置于恒溫槽中恒溫15min，并搖動(dòng)數(shù)。同時(shí)，電導(dǎo)池從恒溫槽中取出，棄去上次液，用電水洗凈。溫好NaOH溶液迅速倒盛有CH3COOC5的三瓶，同時(shí)開動(dòng)停表，作為反應(yīng)的開時(shí)間，迅將溶液混均勻，并用少量溶洗滌電導(dǎo)和電極將溶倒入電導(dǎo)池(溶液度同前溶液的電導(dǎo)率κt、6min、8min、10min12min15min、20min、25min30min、35min、40min測(cè)電率一次，記下kt和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t

6.另一度（40℃）下0κt的測(cè)定調(diào)節(jié)恒溫槽度為40.0±0.1)重復(fù)述4步測(cè)定另一溫度下的κo和κt在測(cè)κt時(shí)，按反應(yīng)行4min、6min、、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min測(cè)其電導(dǎo)率。實(shí)驗(yàn)束后，關(guān)電源，取電極，用電導(dǎo)水洗凈并置于電導(dǎo)水保存待用【數(shù)據(jù)記錄與處理】１、實(shí)驗(yàn)數(shù)記錄室溫：℃

大氣壓力：

p

a

κ

030℃)。

κ

0(40℃。1.將t，t，數(shù)據(jù)列表溶液溫度：℃序號(hào)

t(min)

κ

t

κ0κ

t

(κ0－

)/t123456789101112溶液溫度：４0℃

第１次實(shí)際量時(shí)間4681012152025303540序號(hào)

t(min)

κ

t

κ0κ

t

(κ0－

)/t1

第１次實(shí)際量時(shí)

23456789101112

間46810121518212427302.以兩溫度下的κt對(duì)(κ0-κt)/t作圖，分別一直線。用兩直線上求取兩溫度下的

κ

∞。3.由直的斜率分計(jì)算兩溫下的速率常數(shù)

k

和反應(yīng)半衰t。4.由兩度下的速常數(shù)，按Arrhenius公式，計(jì)乙酸乙酯化反應(yīng)的活化能?！舅伎寂c討論】1.為什以0.0100mol·dm-3NaOH溶液的導(dǎo)率就可認(rèn)為是0?2.該實(shí)用電導(dǎo)率測(cè)定的依是什么？如果NaOH和3COOCH溶液濃溶液時(shí)用此法求k值，為什么3.使用導(dǎo)儀時(shí)為么先要選量