實驗16 乙酸乙酯皂化反應 教案

河北科技大學教案用紙第4頁實驗16乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)及活化能的測定一、實驗目的1.了解測定化學反應速率常數(shù)的一種物理方法—電導法。2.了解二級反應的特點，學會用圖解法求二級反應速率常數(shù)。3.掌握DDS―11C型電導率儀的使用方法。二、實驗原理乙酸乙酯皂化反應：CH3COOC2H5＋Na+＋OHˉ→CH3COOˉ＋Na+＋C2H5OH它是二級反應，其速率方程式可表示為：式中：x為時間t時產(chǎn)物的濃度，a、b分別為乙酸乙酯、氫氧化鈉的初始濃度，k為反應的速率常數(shù)。若A和B兩物質(zhì)初始濃度相同，即a=b，積分得：以對t作圖，若所得為一條直線，則證明是二級反應，并可以從直線的斜率求出k。乙酸乙酯皂化反應中，導電離子有OH－、Na＋和CH3COO－，由于反應體系是很稀的水溶液，可認為CH3COONa是全部電離的，因此反應前后Na＋的濃度不變，隨著反應的進行，僅僅是導電能力很強的OH－逐漸被電導能力弱的CH3COO－所取代，致使溶液的電導逐漸減小，因此可用電導率儀測量皂化反應進程中電導率隨時間的變化，從而達到跟蹤反應物（或產(chǎn)物）濃度隨時間變化的目的。因此，對乙酸乙酯反應來說，反應物與產(chǎn)物只有NaOH與NaAc是強電解質(zhì)，若在稀溶液反應，則有：初始時溶液的電導率t=(反應完畢)時溶液的電導率時間t時溶液的總電導率B1、B2是與溫度、電解質(zhì)性質(zhì)、溶劑等因素有關(guān)的比例常數(shù)；為；為；為。由此三式可得：將其代入上面速率方程式得：重新排列得：因此，通過實驗測定不同時間溶液的電導率和起始溶液的電導率，然后以對作圖為一直線即為二級反應，由直線的斜率即可求出反應速率常數(shù)k，再由兩個不同溫度下測得的速度常數(shù)k(T1)、k(T2)，求出該反應的活化能。不同溫度下的速率常數(shù)k(T1)和k(T2)，按阿侖尼烏斯公式可以計算出該反應的活化能Ea：三、實驗步驟1.恒溫水浴的調(diào)節(jié)本實驗測定兩個溫度下的速率常數(shù)，恒溫水浴的溫度分別調(diào)節(jié)至（25.0±0.2）℃、（35.0±0.2）℃。調(diào)溫操作在溫度控制器面板上，升溫過程需注意溫控器顯示溫度與水浴槽中溫度計顯示溫度的差異，應以溫度計讀數(shù)為準。2.電導率儀的調(diào)節(jié)電導率儀的校正：首先打開電導率儀電源開關(guān)，使其預熱5min左右，將電極插入蒸餾水中，將溫度旋鈕旋至室溫讀數(shù)，并檢查常數(shù)旋鈕刻線是否與該電極的電導池常數(shù)一致，旋轉(zhuǎn)量程選擇檔至×103檔，將測量/校正按鍵按至校正一端，旋轉(zhuǎn)調(diào)整旋鈕，使指針指向滿刻度處。電導率的測定：校正后，將電極從蒸餾水中取出，用濾紙吸干電極外表的水，將電極插入已經(jīng)恒溫好的溶液中，檢查電極極板全部沒入溶液中，將測量/校正按鍵按至測量一端，待指針穩(wěn)定，讀取數(shù)據(jù)。3.溶液起始電導率的測定用移液管吸取25m10.02mol/dm3氫氧化鈉溶液移入一潔凈、干燥的錐形瓶中，移取25m1電導水稀釋一倍，（稀釋原因？）蓋上膠皮塞（防止空氣中的CO2溶入溶液改變NaOH濃度），混合均勻，置于恒溫水浴中恒溫10min。將電導電極用蒸餾水洗凈，用濾紙吸干表面水滴，然后插入已恒溫的NaOH稀溶液中，測定其電導率，測后的溶液蓋上膠皮塞留作后面使用。4.溶液的測定另取兩個錐形瓶，用移液管分別吸取25ml0.02mol/dm3的Na0H溶液和25ml0.02mol/dm3的乙酸乙酯溶液分別移入瓶中，蓋好膠塞，放入恒溫水浴中恒溫10min。然后迅速將乙酸乙酯溶液倒入盛有氫氧化鈉溶液的錐形瓶中，（可否將氫氧化鈉溶液倒入乙酸乙酯溶液的錐形瓶中？）在恒溫條件下混合并搖勻溶液，同時開始記時（此時注意蓋好膠皮塞，以防空氣中的CO2溶入溶液對反應產(chǎn)生干擾），之后把已經(jīng)校正、洗干凈的電導電極插入到溶液中，當反應進行6min時測電導率一次，并在8min、10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min、30min時各測電導率一次，記錄電導率及時間t。5.另一溫度下和的測定調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為（35.0±0.2）℃，用第3步留下的溶液測定，然后另配溶液按步驟4測定。但在測定時是按反應進行到4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min、30min時測其電導率。實驗結(jié)束后，將電導電極用蒸餾水洗凈，插入裝有蒸餾水的錐形瓶中保存，同時將用過的錐形瓶用蒸餾水洗凈，倒扣在桌面上。四、實驗注意事項：1．恒溫溫度以水浴槽中溫度計讀數(shù)為準；2.用濾紙吸干電極外表的水份時，注意不要將濾紙插入電導池的金屬極板之間，以防損傷極板。3.將電極插入溶液中測定前一定檢查電極極板要全部沒入溶液中，否則會影響電導率數(shù)值。4.讀取溶液電導率時，需注意電導率數(shù)值與反應時間一一對應好。5.測定兩個溫度下的電導率時，溶液可重復使用，溶液必須重新配制。3．計算乙酸乙酯皂化反應的活化能Ea六、思考題(1)如果乙酸乙酯與氫氧化鈉起始濃度不同，應如何計算值?CH3COOC2H5＋NaOH→CH3COONa＋C2H5OHt=0ab00t=ta-xb-xxx其速率方程式可表示為：