實(shí)驗(yàn)十乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)

1、實(shí)驗(yàn)十 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?1）了解測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)的一種物理方法電導(dǎo)法。 2）了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)用圖解法求二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)。 3）掌握DDS-11AT型數(shù)字電導(dǎo)率儀和控溫儀使用方法。 2.實(shí)驗(yàn)原理 1）對(duì)于二級(jí)反應(yīng)：A+B產(chǎn)物，如果A，B兩物質(zhì)起始濃度相同，均為a，則反應(yīng)速率的表示式為 （1）式中x為時(shí)間t反應(yīng)物消耗掉的摩爾數(shù)，上式定積分得： （2）以 作圖若所得為直線，證明是二級(jí)反應(yīng)。并可以從直線的斜率求出k。 所以在反應(yīng)進(jìn)行過程中，只要能夠測(cè)出反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度，即可求得該反應(yīng)的速率常數(shù)。 如果知道不同溫度下的速率常數(shù)k(T1)和k(T2)，按

2、Arrhenius公式計(jì)算出該反應(yīng)的活化能E （3）2.乙酸乙酯皂化反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)式為：OH-電導(dǎo)率大，CH3COO-電導(dǎo)率小。因此，在反應(yīng)進(jìn)行過程中，電導(dǎo)率大的OH-逐漸為電導(dǎo)率小的CH3COO-所取代，溶液電導(dǎo)率有顯著降低。對(duì)稀溶液而言，強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率與其濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)率就等于組成該溶液的電解質(zhì)電導(dǎo)率之和。如果乙酸乙酯皂化在稀溶液下反應(yīng)就存在如下關(guān)系式： （4） （5） （6） A1，A2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)，0，分別為反應(yīng)開始和終了時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。t為時(shí)間t時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。由(9.4)，(9.5)，(9.6)三式可得： 代入(2)式得

3、： （7）重新排列即得：因此，以作圖為一直線即為二級(jí)反應(yīng)，由直線的斜率即可求出k，由兩個(gè)不同溫度下測(cè)得的速率常數(shù)點(diǎn)k (T1)，k(T2)，求出該反應(yīng)的活化能。 3.儀器與藥品DDS-llA(T)型電導(dǎo)率儀(附DIS一型鉑黑電極)1臺(tái)，停表1只，恒溫水槽1套，叉形電導(dǎo)池2只，移液管(25mL，胖肚)1根，燒杯(50mL)1只，容量瓶(100mL)1個(gè)，稱量瓶(25mm×23mm)1只。乙酸乙酯(分析純)。氫氧化鈉(O.0200molL)。 4.實(shí)驗(yàn)步驟 1）恒溫槽調(diào)節(jié)及溶液的配制 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為298.2K。 配制0.0200molL的CH3COOC2H5溶液100mL。分別取10

4、mL蒸餾水和10mL0.0200molL NaOH的溶液，加到潔凈、干燥的叉形管電導(dǎo)池中充分混合均勻，置于恒溫槽中恒溫5min。 2）0的測(cè)定 用DDS一11(T)型數(shù)字電導(dǎo)率儀測(cè)定上述已恒溫的NaOH溶液的電導(dǎo)率0。 3）t的測(cè)定 在另一支叉形電導(dǎo)池直支管中加10mL 0.0200molL CH3COOC2H5，側(cè)支管中加入10mL 0.0200 molL NaOH，并把洗凈的電導(dǎo)電極插入直支管中。在恒溫情況下，混合兩溶液，同時(shí)開啟停表，記錄反應(yīng)時(shí)間(注意停表一經(jīng)打開切勿按停，直至全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束)，并在恒溫槽中將叉形電導(dǎo)池中溶液混合均勻。 當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行6min時(shí)測(cè)電導(dǎo)率一次，并在9min、12

5、min、15 min、20min、25min、30min、35 min,40min、50min、60min時(shí)各測(cè)電導(dǎo)率一次，記錄電導(dǎo)率t及時(shí)間t。 4）調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為308.2K，重復(fù)上述步驟測(cè)定其0和t，但在測(cè)定t時(shí)是按反應(yīng)進(jìn)行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min時(shí)測(cè)其電導(dǎo)率。 5.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1）本實(shí)驗(yàn)所用的蒸餾水需事先煮沸，待冷卻后使用，以免溶有的C02致使NaOH溶液濃度發(fā)生變化。 2）配好的NaOH溶液需裝配堿石灰吸收管，以防空氣中的C02進(jìn)入瓶中改變?nèi)芤簼舛取?3）測(cè)定298.2K、308.

6、2K的0時(shí)，溶液均需臨時(shí)配制。 4）所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液濃度必須相等。 5）CH3COOC2H5溶液須使用時(shí)臨時(shí)配制，因該稀溶液會(huì)緩慢水解影響CH3COOC2H5的濃度，且水解產(chǎn)物(CH3COOH)又會(huì)部分消耗NaOH。在配制溶液時(shí)，因CH3COOC2H5易揮發(fā)，稱量時(shí)可預(yù)先在稱量瓶中放入少量已煮沸過的蒸餾水，且動(dòng)作要迅速。 6）為使NaOH溶液與CH3COOC2H5溶液確保混合均勻，需使該兩溶液在叉形管中多次來回往復(fù)。 7）不可用紙拭擦電導(dǎo)電極上的鉑黑。 6.數(shù)據(jù)處理1）將 列表。2）用圖解法繪制 圖。3）由直線斜率計(jì)算反應(yīng)速率常數(shù)是。 4）由298.2K，308.2K

7、所求得的k(298.2K)、k(308.2K)按Arrhenius公式計(jì)算該反應(yīng)的活化能E。 7.思考題 1）如果NaOH和CH3COOC2H5起始濃度不相等，試問應(yīng)怎樣計(jì)算k值? 2）如果NaOH與CH3COOC2H5溶液為濃溶液，能否用此法求k值?為什么? 8.討論 1）乙酸乙酯皂化反應(yīng)系吸熱反應(yīng)，混合后體系溫度降低，所以在混合后的起始幾分鐘內(nèi)所測(cè)溶液的電導(dǎo)率偏低，因此最好在反應(yīng)4min6min后開始，否則，由作圖得到的是一拋物線，而不是直線。 2）求反應(yīng)速率的方法很多，歸納起來有化學(xué)分析法及物理化學(xué)分析法兩類?；瘜W(xué)分析法是在一定時(shí)間取出一部分試樣，使用驟冷或取去催化劑等方法使反應(yīng)停止，然后進(jìn)行分析，直接求出濃度。這種方法雖設(shè)備簡(jiǎn)單，但是時(shí)間長(zhǎng)，比較麻煩。物理化學(xué)分析法有