華師物化試驗(yàn)報(bào)告 電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)

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華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)年級(jí)、班級(jí)課程名稱物理化學(xué)試驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)試驗(yàn)類型■驗(yàn)證□設(shè)計(jì)□綜合試驗(yàn)時(shí)間年月日試驗(yàn)指導(dǎo)老師試驗(yàn)評(píng)分

①學(xué)習(xí)電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的原理和方法以及活化能的測(cè)定方法；②了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)用圖解計(jì)算法求二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)；③熟悉電導(dǎo)儀的使用。

（1）速率常數(shù)的測(cè)定

乙酸乙酯皂化反應(yīng)時(shí)典型的二級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)式為：

t=0t=tt=∞

速率方程式?CH3COOC2H5＋

C0Ct0

NaOH=C0Ct0

CH3OONa＋0C0-CtC0

C2H5OH0C0-CtC0

1c?ctdc?kc2，積分并整理得速率常數(shù)k的表達(dá)式為:k??0tc0ctdt＋

－

此反應(yīng)在稀溶液中進(jìn)行，且CH3COONa全部電離。則參與導(dǎo)電離子有Na、OH、CH3COO

－＋－－－

,而Na反應(yīng)前后不變，OH的遷移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CH3COO，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，OH不斷減小，

－

CH3COO不斷增加，所以體系的電導(dǎo)率不斷下降，且體系電導(dǎo)率（κ）的下降和產(chǎn)物CH3COO－

的濃度成正比。

令?0、?t和??分別為0、t和∞時(shí)刻的電導(dǎo)率，則：t=t時(shí)，C0–Ct=K（?0-?t）K為比例常數(shù)t→∞時(shí)，C0=K（?0-??）聯(lián)立以上式子，整理得：?t?1?0??t????kc0t

可見(jiàn)，即已知起始濃度C0，在恒溫條件下，測(cè)得?0和?t，并以?t對(duì)

?0??tt作圖，可

得一直線，則直線斜率m?1，從而求得此溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k。kc0（2）活化能的測(cè)定原理：lnk2Ea11?(?)k1RT1T2因此只要測(cè)出兩個(gè)不同溫度對(duì)應(yīng)的速率常數(shù)，就可以算出反應(yīng)的表觀活化能。

DDS-11A電導(dǎo)率儀1臺(tái)大試管5支鉑黑電極1支移液管3支恒溫槽1臺(tái)

-2

氫氧化鈉溶液（1.985×10mol/L）

-2

乙酸乙酯溶液（1.985×10mol/L）

①調(diào)理恒溫槽的溫度在25.00℃左右；

②在1-3號(hào)大試管中，依次倒入約20mL蒸餾水、35mL0.0200mol/L的氫氧化鈉溶液和25mL0.0200mol/L乙酸乙酯溶液，塞緊試管口，并置于恒溫槽中恒溫。

③預(yù)熱并調(diào)理好電導(dǎo)率儀；

④?0的測(cè)定：

從1號(hào)和2號(hào)試管中，分別確鑿移取10mL蒸餾水和10mL氫氧化鈉溶液注入4號(hào)試管中搖勻，至于恒溫槽中恒溫，插入電導(dǎo)池，測(cè)定其電導(dǎo)率?0；

⑤?t的測(cè)定：

從2號(hào)試管中確鑿移取10mL氫氧化鈉溶液注入5號(hào)試管中至于恒溫槽中恒溫，再?gòu)?號(hào)試管中確鑿移取10mL乙酸乙酯溶液也注入5號(hào)試管中，當(dāng)注入5mL時(shí)啟動(dòng)秒表，用此時(shí)刻作為反應(yīng)的起始時(shí)間，加完全部酯后，迅速充分搖勻，并插入電導(dǎo)池，從計(jì)時(shí)起2min時(shí)開(kāi)始讀?t值，以后每隔2min讀一次，至30min時(shí)可中止測(cè)量。

⑥反應(yīng)活化能的測(cè)定：

在35℃恒溫條件下，用上述步驟測(cè)定?t值。進(jìn)而求得反應(yīng)的活化能。

（1）求27.47℃的反應(yīng)速率常數(shù)k1，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下表：

恒溫溫度=27.47℃?0=2.268ms·cm

-1

V乙酸乙酯=10.00mL[乙酸乙酯]=0.02mol/LVNaOH=10.00mLNaOH]=0.02mol/L

試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表1：t/min24681012141618202224262830?t/ms·cm2.192.132.051.991.941.91.861.831.811.791.771.761.751.741.73-1（?0-?t）/ms·cm-1?0??tt/ms·cm·min0.24900.13950.10630.08730.07480.06570.05910.05360.04880.04490.04170.03870.03610.03390.0319-1-10.4980.5580.6380.6980.7480.7880.8280.8580.8780.8980.9180.9280.9380.9480.958由于開(kāi)始時(shí)溫度還未溫度，前4個(gè)點(diǎn)偏離較遠(yuǎn)，若代入作圖的話線性較差，故舍去前3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，得圖1：

數(shù)據(jù)處理：?t對(duì)

?0??tt作圖,求出斜率m，并由m?1求出速率常數(shù)kc0

m=6.76956404，k1=1/(mc0)=6.76956404L/(mol·min)

文獻(xiàn)參考值：k（298.2K）=7.2906L/(mol·min)相對(duì)誤差-7.15%

（2）采用同樣的方法求35℃的反應(yīng)速率常數(shù)k2，計(jì)算反應(yīng)的表觀活化能Ea：

恒溫溫度=35.0℃?0=2.63ms·cm

-1

V乙酸乙酯=10.00mL[乙酸乙酯]=0.0200mol/LVNaOH=10.00mL[NaOH]=0.0200mol/L

試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表2：t/min24681012141618202224262830?t/ms·cm-12.0321.951.91.861.831.81.771.751.731.71.711.691.681.67（?0-?t）/ms·cm-1?0??tt/ms·cm·min0.32900.17200.12300.09850.08280.07150.06340.05740.05210.04790.04490.04080.03840.03600.0339-1-10.6580.6880.7380.7880.8280.8580.8880.9180.9380.9580.9880.9780.9981.0081.018同樣由于開(kāi)始時(shí)溫度還未溫度，前4個(gè)點(diǎn)偏離較遠(yuǎn)，若代入作圖的話線性較差，故舍去前3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，得圖1：

數(shù)據(jù)處理：?t對(duì)

?0??tt作圖,求出斜率m，并由m?1求出速率常數(shù)kc0m=14.772，k2=1/(mc0)=10.1210.96864066L/(mol·min)

文獻(xiàn)參考值：k（308.2K）=11.9411L/(mol·min)相對(duì)誤差-8.14%

b．計(jì)算反應(yīng)的表觀活化能：∵k1/k2=m2/m1

∴l(xiāng)n(k2/k1)=Ea/R·(1/T1-1/T2)ln(m1/m2)=Ea/R·(1/T1-1/T2)∴Ea=Rln(m1/m2)·[T1T2/(T2-T1)]

=49.36119901kJ/mol

文獻(xiàn)值：Ea=46.1kJ/mol相對(duì)誤差7.74%

（1）根據(jù)測(cè)定的數(shù)據(jù)作?t-

?0??tt圖，圖形為類似于拋物線的曲線，線性較差，分

析原由于：乙酸乙酯皂化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，混合后體系溫度降低，在初放入恒溫槽內(nèi)，反應(yīng)試管溫度未上升速度不如反應(yīng)吸熱速度，導(dǎo)致