乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

一、实验目的

1.学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法；

2.了解二级反应的特点，学会用图解计算法求二级反应的速率常数； 3.熟悉电导仪的使用。 二、实验原理

（1）速率常数的测定

乙酸乙酯皂化反应时典型的二级反应，其反应式为：

CH3COOC2H5＋NaOH = CH3OONa＋C2H5OH

t=0 C0 C0 0 0

t=t Ct Ct C0 - Ct C0 -Ct t=∞ 0 0 C0 C0

速率方程式 ?dc?kc2，积分并整理得速率常数k的表达式为： dt1c?ct k??0

tc0ct假定此反应在稀溶液中进行，且CH3COONa全部电离。则参加导电离子有Na

＋

、OH－、CH3COO－,而Na＋反应前后不变，OH－的迁移率远远大于CH3COO－，随着反

应的进行，

OH－ 不断减小，CH3COO－不断增加，所以体系的电导率不断下降，且体系电导率（κ）

的下降和产物CH3COO－的浓度成正比。

令?0、?t和??分别为0、t和∞时刻的电导率，则：

t=t时，C0 –Ct=K（?0-?t） K为比例常数 t→∞时，C0= K（?0-??） 联立以上式子，整理得：

1

?t?1?0??t???? kc0t可见，即已知起始浓度C0，在恒温条件下，测得?0和?t，并以?t对作图，可得一直线，则直线斜率m?k。

（2）活化能的测定原理： ln?0??tt1 ，从而求得此温度下的反应速率常数kc0k2Ea11?(?) k1RT1T2因此只要测出两个不同温度对应的速率常数，就可以算出反应的表观活化能。

三、仪器与试剂

电导率仪 1台 铂黑电极 1支 大试管 5支 恒温槽 1台 移液管 3支

氢氧化钠溶液（0.02mol/L） 乙酸乙酯溶液（0.02mol/L） 四、实验步骤

1.标定NaOH溶液及乙酸乙酯溶液的配制

计算标定0.02mol/dm3NaOH溶液所需的草酸二份，放入锥形瓶中，用少量去离子水溶解之，标定溶液。计算出配制与NaOH等浓度的乙酸乙酯溶液100mL所需化学纯乙酸乙酯的质量，根据不同温度下乙酸乙酯的密度计算其体积(乙酸乙酯的取样是通过量取一定量的体积)，于100ml容量瓶中加入约2/3容积的去离子水，然后用1mL移液管吸取所需的乙酸乙酯加入容量瓶中，加水至刻度，摇匀。

2.调节恒温水浴调节恒温水浴温度为30℃?0.1℃。 3.电导率K0的测定

用20mL移液管量取去离子水及标定过的NaOH溶液各20mL，在干燥的100mL烧杯中混匀，用少量稀释后的NaOH溶液淋洗电导电极及电极管3次，装入适量的此NaOH溶液于电极管中，浸入电导电极并置于恒温水浴中恒温。将

2

电导率仪接通电源，按下“ON/OFF”键，几秒后，仪器自动进入上次关机时的测量工作状态，然后，按电导池常数按纽，将所配套的电导电极常数输入电导率仪中，按确认键结束，仪器即回到测量工作状态。恒温10min后，读出窗口上的显示值，即为被测溶液的电导率。弃去溶液，用剩余的NaOH溶液重复测量一次，两次测量值的平均值即为K0。 4.电导率Kt的测量

另取两只干燥的羊角管，用10mL移液管分别将每只羊角管的侧角加入8mL标定的NaOH溶液，直角加入8mL新配制的乙酸乙酯溶液，置于恒温水浴中恒温（注意不要将两种溶液混合了）。10min后同时将两只羊角管侧管的NaOH全部倾入直管的乙酸乙酯中，摇匀（来回倾倒两三次）；与此同时按下秒表开始计时（注意：秒表一经启动，勿停直至实验完毕）；将一只羊角管混合液迅速淋洗电导电极三次，然后将电导电极浸入另一支羊角管中（待测反应液中），并置于恒温水浴中。在如下的反应时间6、9、12、15、20、25、30、35、40min时各测量电导率一次并记录测量值及对应的时间（注意时间要记录准确，以实际反应时间为准）。测量结束后，按 “ON/OFF”键，仪器关机。 5.另一温度308.2K下K0,Kt的测量

调节恒温水浴温度为40℃，重复上述K0及Kt的测量，但在测量Kt时，按反应进行6、8、10、12、15、18、21、24、30min时，分别测量其电导率和对应时间。

五、数据记录与处理 1.实验数据记录

室温：26℃；大气压力：100.3KPa；

K0（38℃）:2.341S?m?1；K0(29℃)：2.152S?m?1 2.将t,Kt数据列表:

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表1 38℃时t与Kt关系表

时间t(min)

2 4 6 8 10 12 15 18 21 24 27 30

Kt(S?m?1) 1779 1688 1598 1528 1465 1405 1335 1266 1170 1130 1095 1065

K0?Kt(S?m?1)

121 212 302 372 435 495 565 634 720 770 805 835

K0?Kt(S?m?1?min?1) t6.5 53 50.3 46.5 43.5 41.25 37.67 35.2 33.3 32.1 29.8 27.8

图1

Kt对K0-Kt1作图，求出斜率m，并由m?求出速率常数tkc0作图可知：m1?19.40k1?5.15L/(mol.min)

文献参考值：k（298.2K）=6.56L/(mol·min)

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