2023年二级反应乙酸乙酯皂化反应动力学.doc
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1、项目十 二级反映乙酸乙酯皂化反映动力学一、实验目的1、测定乙酸乙酯皂化反映过程中的电导率变化,计算其反映速率系数。2、掌握电导率仪的使用方法。二、实验原理乙酸乙酯皂化反映的反映方程式为:CH3COOC2H5+NaOH CH3COONa+C2H5OH它的反映速率可用单位时间内CH3COONa浓度的变化来表达: (1)式中a、b分别表达反映物酯和碱的初始浓度,x表达通过t时间后CH3COONa的浓度, k2即,表达相应的反映速率系数。若反映物初始浓度相同,均为c0即a=b= c0,则式(1)变为: (2)将上式积分得到:,起始浓度c0为已知,因此只要由实验测得不同时间t时的x值,以x/(c0-x)
2、对t作图,若所得为一直线,证明是二级反映,并可以从直线的斜率求出k值。当t = 0时,x = 0;t=t时,x=x。积分上式得: (3)式中c为t时刻的反映物浓度,即c0-x。为了得到在不同时间的反映物浓度c, 本实验中用电导率仪测定溶液电导率k的变化来表达。这是由于随着皂化反映的进行,溶液中导电能力强的OH离子逐渐被导电能力弱的CH3COO离子所取代,所以溶液的电导率逐渐减小(溶液中CH3COOC2H5与C2H5OH的导电能力都很小,故可忽略不计)。显然溶液的电导率变化是与反映物浓度变化相相应的。在电解质的稀溶液中,电导率k与浓度c有如下的正比关系:k=Kc (4)式中比例常数K与电解质性质
3、及温度有关。当t=0时,电导率k0的浓度相应于反映物NaOH的浓度c0, 因此:ko=KNaOHc0 (5)当t=t时,电导率kt应当是浓度为c的NaOH及浓度为(c0- c )的CH3COONa的电导率之和:kt= KNaOHc + KCH3COONa(c0- c) (6)当t=时,OH离子完全被CH3COO离子代替,因此电导率k应与产物的浓度c0相相应:k= KCH3COONac0 (7)(5) (6)得 (8)(6)-(7)得 (9)将(8)、(9)式代入(3)式,可以得到 (10)或 (11)据此,以对t作图,或kt对作图,可以得到一条直线。求直线的斜率可得反映速率常数k。假如知道不同
4、温度下的反映速率常数k(T2)和k(T1),根据阿累尼乌斯公式,可计算出该反映的活化能E: (12)三、重要仪器与试剂DDS-11D型电导率仪1台 恒温水浴1套双管电导池1个 秒表1个移液管(10ml)2支 洗耳球1个大试管2支 烧杯1个新鲜配置的0.020、0.010molL-1乙酸乙酯溶液0.020、0.010molL-1 NaOH溶液。四、实验过程1、打开恒温槽电源,调节至252、测k0在干净的大试管中加入约20ml 0.0100molL-1 NaOH溶液,恒温10min ,测电导率(电导基本不随时间变化),即为k0。 3、测k在干净的大试管中加入约20ml 0.0100molL-1 C
5、H3COONa溶液,恒温10min ,测电导率,即为k。4、测kt图-3-6 双管电导池用移液管分别移取10mL 0.0200molL-1 NaOH溶液放入A管,10mL 0.0200molL-1 CH3COOC2H5放入B管,同时将电导电极用蒸馏水冲洗后,用干滤纸小心吸干电极上粘附着的水分(要特别小心,严防碰擦电极,导致电极上的铂黑脱落!只能用纸片轻轻接触电极)后,把电极放人电导池的A管中,并将电导池置于恒温槽中恒温10min,用洗耳球将B管中的液体吹入A管,吹入一半时按下停表开始计时。反复混合均匀,每隔2min 测一次电导率,约30min 。5、反映活化能的测定将反映温度调节为35,反复环
6、节2、3、4。 6、最后,电导电极经自来水、蒸馏水冲洗后,按实验前原样放好。双管电导池经自来水、蒸馏水充足洗净后,送烘箱烘干待用。五、注意事项1、装待测溶液的大试管和电极用蒸馏水洗3遍,再用待测溶液洗3遍。2、测量用的双管电导池应洁净干燥。3、铂黑电极插入电极插口时需固定牢固,以免接触不良。4、测量过程中切勿使铂黑电极与其他物件接触,以免使电池常数发生变化。5、本实验需用电导水最佳先煮沸,否则电导水中溶有少量CO2,减少了NaOH的浓度,而使k0值偏低,并避免接触空气及灰尘杂质落入。6、配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。测定35的k0值时,最佳将溶液重新换掉,以避免溶液会吸取空气
7、中的CO2而减少NaOH溶液的浓度,使得k0值偏低。7、乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。若浓度不等,而所得结果仍用两者的浓度相等的公式计算,则作图所得直线也将缺少线性。8、乙酸乙酯溶液需临时配制,配制时动作要迅速,为了避免乙酸乙酯的挥发,应在容量瓶中事先加入适量的蒸馏水,这样可以使加入的乙酸乙酯不久溶于水中形成溶液,减少了乙酸乙酯的损失,配制时动作要迅速。9、温度对速率常数影响较大,需在恒温条件下测定。在水浴温度达成索要的温度后,不急于立即进行测定,而是将待测体系恒温10 min,否则会引起因起始时温度的不恒定而是电导偏低或偏高,以致所得直线线性不佳。10、实验过程中,要记录不同反映时
8、间时体系的电导率,因此两溶液要尽快混合,且在混合时,按下秒表计时,反映在一段时间内,体系的电导率下降较快,因此,这段时间测定的时间间隔期要短。六、数据解决1、将25、35有关实验数据填入下表: 室温: ,实验温度 ,大气压: 。k0 = , k = 。25t/mink /s-135t/mink /s-12、分别作25、35时对t图,由所得直线的斜率计算出25、35时的反映速率系数3、代入阿伦尼乌斯公式求出反映的活化能。七、简答题1、本实验为什么可用测定反映液的电导率变化来代替浓度的变化?为什么规定反映的溶液浓度相称稀?2、为什么本实验规定当反映液一开始混合就立刻计时?此时反映液中的c0应为多少
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