乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定a

物 理 化 学 实 验 报 告 实 验 名 称： 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工094 姓 名： 茆苏华 学 号 09402010442 指 导 教 师： 赵丹 王婷婷 日 期： 2011年5月16日 同 组 同 学： 王鹏健 一、目的 1、测定皂化反应中电导的变化，计算反应速率常数。 2、了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数。 3、熟悉电导率仪的使用。 二、原理 乙酸乙酯的皂化反应为二级反应： CH3COOC2H5＋NaOH = CH3OONa＋C2H5OH 在这个实验中，将CH3COOC2H5和NaOH采用相同的浓度，设a为起始浓度，同时设反应时间为t时，反应所生成的CH3OONa和C2H5OH的浓度为x，那么CH3COOC2H5和NaOH的浓度为（a－x），即 CH3COOC2H5 ＋ NaOH = CH3OONa＋ C2H5OH t=0时， a a 0 0 t=t时， a-x a-x x x t→∞时， 0 0 a a 其反应速度的表达式为： dx/dt=k（a-x）2 k—反应速率常数，将上式积分，可得 kt=x/[a（a-x）] * 乙酸乙酯皂化反应的全部过程是在稀溶液中进行的，可以认为生成的CH3COONa是全部电离的，因此对体系电导值有影响的有Na+、OH-和CH3COO-，而Na+、在反应的过程中浓度保持不变，因此其电导值不发生改变，可以不考虑，而OH-的减少量和CH3COO-的增加量又恰好相等，又因为OH-的导电能力要大于CH3COO-的导电能力，所以体系的电导值随着反应的进行是减少的，并且减少的量与CH3COO-的浓度成正比，设L0—反应开始时体系的电导值，L∞—反应完全结束时体系的电导值，Lt—反应时间为t时体系的电导值，则有 t=t时， x=k'（L0-Lt） t→∞时， a=k'（L0-L∞） k'为比例系数。 代入*式得 Kt=1/ka×[（K0-Kt）/t]+ K∞ 以Kt对（K0-Kt）/t作图，得一直线，其斜率为1/ka，由此求得k值。 三、实验仪器和试剂 恒温水浴一套，电导率仪一台，秒表一只，叉形电导管，移液管（10mL），容量瓶（50mL）一只， NaOH溶液，乙酸乙酯（A.R）分子量88.11，密度0.9002L/ml）。 K1：电源开关 K4：校正调节 K7：电极常数调节 K2：高周、低周开关 K5 ：量程选择开关 C1：电极插口 K3：校正、测量开关 K6：电容补偿调节 C2：10毫伏输出 四、实验步骤 1.将恒温槽的温度调至25℃ 打开恒温槽电源，看设定温度的黄字如果是25℃可不调，直接打开电源即（如果不是25℃按功能键，使红色数字变成SP，这时按△升温，▽降温键，使黄字变为25.00）。然后按功能键使其显示温度。 2.K0的测定 用移液管量取NaOH和蒸馏水各10mL加入试管中，置于恒温槽中恒温。待恒温5分钟测电导率。 测定方法： 打开数显电导率仪，仪器自动显示标准。将电极插入试管中，将温度补偿调至25℃。将电导池常数调到对应位置（如常数为0.98，常数调为9.8）。按动“标准/测量”键，进行测量，此时电导率仪显示数字就是L0的值（用蒸馏水冲洗电极后擦干备用）。 3.Kt的测定 将10mLNaOH和10mL乙酸乙酯分别加入叉形电导池中（两种溶液不能混合）。恒温5分钟后将两种溶液混合，同时用秒表记录下反应时间。并在两管中混合3次。把电极插入立管中，并在6，9，12，15，20，25，30，35，40分钟读取电导率Kt。 4.调节恒温槽温度为35℃，重复上述步骤，测定时间分别为4，6，8，10，12，15，18，21，24，27，30分钟时测电导率。 5.实验完毕后，洗净电导池。用蒸馏水淋洗电导电极，并用蒸馏水浸泡好。 五、数据处理 1、将t、Kt、K0－Kt及（K0－Kt）/t等数据列于下表： ⑴.实验数据记录及处理表2： 实验温度：26℃ 气压：100.61kPa K0:1764µs∙cm-1 初始浓度：C（CH3COOC2H5 ）=0.0212 mol/L C(NaOH)=0.02120.0212 mol/L t/min Kt/µs∙cm-1) [K0-Kt/t]/( µs∙cm-1∙min-1) 6 1496.46 44.59 9 1418.06 38.43 12 1356.32 33.97 15 1301.44 30.84 20 1237.74 26.31 25 1188.74 23.01 30 1149.54 20.48 35 1117.20 18.48 40 1089.76 16.86 以Kt对（K0－Kt）/t作图，由所得直线斜率，求出反应速率常数k。 数据处理： 对 作图,求出斜率m，并由 求出速率常数 m=14.7833，k1=2/(mc0)=2/(14.7833*0.0212)mol·L-1·min=6.38L/(mol·min) 文献参考值：k（298.2K）=（6±1）L/(mol·min) ⑵.实验数据记录及处理表2： 实验温度：35℃ 气压：100.61kPa K0：2067.8µs∙cm-1 t/min Kt/µs∙cm-1) [K0-Kt/t]/( µs∙cm-1∙min-1) 4 1696.38 92.55 6 1591.52 79.38 8 1522.92 68.11 10 1466.08 60.172 12 1420.02 53.98 15 1368.08 46.65 18 1326.92 41.16 21 1294.58 36.82 24 1267.14 33.36 27 1244.60 30.49 30 1225.98 28.06 以Kt对（K0－Kt）/t作图，由所得直线斜率，求出反应速率常数k。 数据处理： 对 作图,求出斜率m，并由 求出速率常数 m=7.21991，k1=2/(mc0)=2/(7.21991*0.0212)mol·L-1·min=13.07L/(mol·min) 文献参考值：k（308.2K）=（10±2）L/(mol·min) 2．计算反应的表观活化能： ∵k1/k2=m2/m1 ∴ln(k2/k1)=Ea/R·(1/T1-1/T2) ln(m1/m2)=Ea/R·(1/T1-1/T2) ∴Ea=Rln(m1/m2)·[T1T2/(T2-T1)] =8.314×ln（14.7833÷7.21991）×[308.2×298.2÷(308.2－298.2)]J/mol =54.7kJ/mol 文献值：Ea=46.1kJ/mol 相对误差：（54.7-46.1）÷46.1×100%=18.7% 六、结果与讨论 、误差分析 实验中平衡常数的误差较大，造成误差的原因可能有： (1)电导率仪存在一定误差； (2)在移出溶液时有部分液体溅出； (3) CH3COOC2H5和NaOH起始浓度可能有点偏差。 2、实验讨论 ⑴.在使用过程中，必须保证电极完全浸入电导池溶液中； ⑵.反应物在混合前就预先恒温是为了保证两者进行反应的时候是相同温度的，止两者温差带来温度的变化影响测定结果； ⑶.浓度较小时，信号不明显，即某个电阻改变一个大阻值，其示波器的变化不大，可能会导致大的偏差。 ⑷. 因为乙酸乙酯的皂化反应是二级反应，为了简化计算，采用反应物起始浓度相同； ⑸. 将电导率仪的温度旋钮选为“25”,测量值就是待测液在实际温度下未经补偿的原始电导率值。