乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

宁波工程学院物理化学实验报告_实验名称乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验目的了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数和活化能；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.掌握电导率仪的使用方法。二、实验原理1.二级反应动力学方程A+Bt产物t=0aat=ta-xa-x-dCA/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x)(291)定积分得：kt=x/a(a-x)(2.9.2)以x/(a-x)对t作图，若所得为一直线，证明是二级反应，由斜率即可求出反应速率常数k值如果知道不同温度下的速率常数k(T”和k(T0，按阿仑尼乌斯方程计算出该反应的活化能Ea。Ea=ln(k(T2)/k(T1))RTTiT2/(T2-T1)(2.9.3)2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为:CH3C00Na+C2H5OHt=0aa0t=ta-xa-xxt0000aCH3COOC2H5+NaOHK=A1(a-x)+A2X由上二式得：x=(k-Kt)a/(0-ko)，代入式(2.9.2)，得kd=A1•ak«=A2•ak=(okk)/ta(t-kK重新排列得：k=(k-k)/kat+ak(2.9.4)(2.9.5)因此，以K对(K-K)/t作图为一直线即为二级反应，由斜率即可求出反应速率常数k值;由两个不同温度下测得的速率常数k(T1)和k(T2)，按式(2.9.3)计算出该反应的活化能Ea。三、仪器和试剂仪器：数字电导率仪1台，恒温水槽1套，叉形电导管2只，移液管(10ml,胖肚)3根;药品：乙酸乙酯 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 溶液(0.0212moldm-3),NaOH标准溶液(0.0212moldm-3)。四、实验步骤调节恒温槽调节温度为25C，同时电导率仪提前打开预热。K的测定分别取10ml蒸馏水和10mlNaOH标准溶液，加到洁净干燥的叉形管中充分混匀，然后将其置于25C恒温槽中，恒温5min，并接上电导率仪，测其电导率值k。k的测定在另一支叉形管的直支管中加10mlCH3COOC2H5标准溶液，侧支管中加10mlNaOH标准溶液，放入25C恒温5min后，将其混合均匀并立即记时，同时用该溶液冲洗电极三次，开始测量其电导率值(由于反应为吸热反应，开始时会有所降低，因此一般从第6min开始读数)当反应进行6min,9min,12min,15min,20min,25min,30min,35min,40min时各测电导率一次， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 电导率k及时间t。反应结束后，倾去反应液，洗净电导池及电极，将铂黑电极浸入蒸馏水中。调节恒温槽温度为35C，重复上述步骤测定其k和k，但在测定时是按照进行4min,6min,8min,10min,12min,15min,18min,21min,24min,27min,30min时测其电导率。五、数据记录与处理室温：24.9C大气压力：100.46kPa初始浓度：CCH3COOC2H5=0.0212moldm-3CNaOH=0.0212moldm-3表一电导率随时间的变化(25C,k=2372uScm-1)t/min6912152025303540k/uScm-1180316311512142013071226116511181082(0-K)/t/uScm-1min-194.8382.3371.6763.4753.2545.8440.2335.8332.251KO1^0KtIr0(J-DJI1Z0D-1JODxR-0.9992470cc(kOkWParameterValueError707-.2626910.2417*111-356080-16709表二电导率随时间的变化(35C,k=2764uScm-1)t/min4681012151821242730k/uScm-120381835171016181541145413881337129812661240(0-rt)/t/C-1・-1uScmmin18215513211510287.376.467.961.155.550.8"no泗£1■@3O—R二099924■230-180rcis(K0-Kt)JtV=ft+UParaneteH#XUalueErrork933.522159.26IW5.959479.07728•••由两幅图中易得25C时直线斜率3=11.35008,35C时直线斜率k2=5.95047,则k(Ti)=l/(ki«CH3COOC2H5)=1屮1.3500800212)=4.16;k(T2)=1(5.9504700212)=7.93•根据式(2.9.3),Ea=ln(k(T2)/k(T1))RTHT2/(T2-T1)得:Ea=ln(7.934(6)8左14298.1530)8.1510=49.28kJ/mol六、注意事项乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。由于乙酸乙酯易挥发，故称量时应在称量瓶中准确称取，并需动作迅速。乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。⑷在测定k时，所用的蒸馏水最好先煮沸，以除去二氧化碳；25C和35C的k测定中，溶液须更换。七、结果与讨论1、实验所测得的乙酸乙酯皂化反应在25C和35C时的速率常数分别为：一3-1-1k(298.15)=4.16(mol*m)*S3-1-1k(308.15)=4.16(mol*ni)*S该反应的活化能为Ea=49.28kJ/mol误差分析在该实验过程中，存在仪器本身的误差，也存在移液过程中造成的误差，同时还存在数据处理方面产生的误差。误差具体来源可能有：、没有严格按照实验步骤进行。、电导池未清洗干净。、移液过程中，液体与移液管的刻度线不水平。八、思考题1、为何本实验要在恒温条件下进行，而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前还要预先恒温？答：a、因为反应速率与温度有关，温度每升高10C，反应速率约增加2〜4倍。同时电导值也与温度有关，所以实验过程中须恒温。b、NaOH和CH3COOC2H5溶液混合前要预先恒温，以确保反应在实验温度下进行。2、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液的起始浓度不相等，试问应怎么计算？答：需按k=1一Inb(ax)计算k值。式中x=上0一匕a(a为两溶液中浓度较低的t(ab)a(bx)k0k一个溶液的浓度)。X的表达式推导如下：设NaOH的起始浓度为a,CH3COOC2H5起始浓度为b，且avb，则有：NaOH+CH3COOC2H5CH3COONa+C2H5OHTOC\o"1-5"\h\zt=0ab00t=ta—xb—xxxt=g0b—aaa又因为强电解质稀溶液的电导率与其浓度成正比，故有：k0=Aia；K比=A2a;kt=Ai(a—x)+A2xAi、A2是与温度、溶剂、电解质NaOH及CH3COONa的性质有关的比例常数。联立上述三个式子，可得出：x=K0KtaK0K3、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液为浓度，能否用此法求k值？为什么？答：不能。因为在推导时，前提条件是强电解质的稀溶液，只有溶液浓度足够稀时，才能保证浓度与电导有正比关系。一般NaOH和CH3COOC2H5溶液的浓度为0.0200mol•dm3为宜，若浓度过低，则因电导变化太小，测量误差大。