实验一 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定(周四 5周 14:20-17:40)
9.1实验目的及要求
1.了解测定化学反应速率常数的一种物理方法——电导法。
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.掌握DDS-11AT型数字电导率仪和控温仪使用方法。
9.2实验原理
1.对于二级反应：A+B→产物，如果A，B两物质起始浓度相同，均为a，则反应速率
的表示式为
（9.1）
式中x为时间t反应物消耗掉的摩尔数，上式定积分得：
（9.2）
以
作图若所得为直线，证明是二级反应。并可以从直线的斜率求出k。所以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或产物的浓度，即可求得该反应的速率常数。如果知道不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2)，按Arrhenius公式计算出该反应的活化能E
（9.3）
2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，其反应式为：
OH-电导率大，CH3COO-电导率小。因此，在反应进行过程中，电导率大的OH-逐渐为电导率小的CH3COO-所取代，溶液电导率有显著降低。对稀溶液而言，强电解质的电导率κ与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。如果乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式：
（9.4）
（9.5）
（9.6）
A1，A2是与温度、电解质性质，溶剂等因素有关的比例常数，κ0，κ∞分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。κt为时间t时溶液的总电导率。由(9.4)，(9.5)，(9.6)三式可得：
代入(9.2)式得：
（9.7）
重新排列即得：
因此，以
作图为一直线即为二级反应，由直线的斜率即可求出k，由两个不同温度下测得的速率常数点k (T1)，k(T2)，求出该反应的活化能。
9.3 仪器与药品
DDS-llA(T)型电导率仪(附DIS一型铂黑电极)1台，停表1只，恒温水槽1套，叉形电导池2只，移液管(25mL，胖肚)1根，烧杯(50mL)1只，容量瓶(100mL)1个，称量瓶(25mm×23mm)1只。乙酸乙酯(
分析
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纯)。氢氧化钠(O.0200mol／L)。
9.4 实验步骤
1.恒温槽调节及溶液的配制:调节恒温槽温度为298.2K。配制0.0200mol／L的CH3COOC2H5溶液100mL。分别取10mL蒸馏水和10mL0.0200mol／L NaOH的溶液，加到洁净、干燥的叉形管电导池中充分混合均匀，置于恒温槽中恒温5min。
2. κ0的测定:用DDS一11(T)型数字电导率仪测定上述已恒温的NaOH溶液的电导率κ0。
3.κt的测定:在另一支叉形电导池直支管中加10mL 0.0200mol／L CH3COOC2H5，侧支管中加入10mL 0.0200 mol／L NaOH，并把洗净的电导电极插入直支管中。在恒温情况下，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间(注意停表一经打开切勿按停，直至全部实验结束)，并在恒温槽中将叉形电导池中溶液混合均匀。当反应进行6min时测电导率一次，并在9min、12 min、15 min、20min、25min、30min、35 min,40min、50min、60min时各测电导率一次，记录电导率κt及时间t。
4.调节恒温槽温度为308.2K，重复上述步骤测定其κ0和κt，但在测定κt时是按反应进行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min时测其电导率。
9.5 实验注意事项
1.本实验所用的蒸馏水需事先煮沸，待冷却后使用，以免溶有的C02致使NaOH溶液浓度发生变化。
2.配好的NaOH溶液需装配碱石灰吸收管，以防空气中的C02进入瓶中改变溶液浓度。
3.测定298.2K、308.2K的κ0时，溶液均需临时配制。
4.所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浓度必须相等。
5.CH3COOC2H5溶液须使用时临时配制，因该稀溶液会缓慢水解影响CH3COOC2H5的浓度，且水解产物(CH3COOH)又会部分消耗NaOH。在配制溶液时，因CH3COOC2H5易挥发，称量时可预先在称量瓶中放入少量已煮沸过的蒸馏水，且动作要迅速。
6.为使NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液确保混合均匀，需使该两溶液在叉形管中多次
来回往复。
7.不可用纸拭擦电导电极上的铂黑。
9.6 数据处理
1.将
列表。
2.用图解法绘制
图。
3.由直线斜率计算反应速率常数是。
4.由298.2K，308.2K所求得的k(298.2K)、k(308.2K)按Arrhenius公式计算该反应的活化能E。
9.7 思考题
1.如果NaOH和CH3COOC2H5起始浓度不相等，试问应怎样计算k值?
2.如果NaOH与CH3COOC2H5溶液为浓溶液，能否用此法求k值?为什么?
9.8 讨论
1.乙酸乙酯皂化反应系吸热反应，混合后体系温度降低，所以在混合后的起始几分钟内所测溶液的电导率偏低，因此最好在反应4min～6min后开始，否则，由
作图得到的是一抛物线，而不是直线。
2.求反应速率的方法很多，归纳起来有化学分析法及物理化学分析法两类。化学分析法是在一定时间取出一部分试样，使用骤冷或取去催化剂等方法使反应停止，然后进行分析，直接求出浓度。这种方法虽设备简单，但是时间长，比较麻烦。物理化学分析法有旋光、折光、电导、分光光度等方法，根据不同情况可用不同仪器。这些方法的优点是实验时间短，速度快，可不中断反应，而且还可采用自动化的装置。但是需一定的仪器设备，并只能得出间接的数据，有时往往会因某些杂质的存在而产生较大的误差。
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