乙酸乙酯皂化反应.doc

乙酸乙酯得皂化反应测定反应速率常数
北京航空航天大学 化学系
摘要：本实验通过溶液电导率与溶质浓度、反应速率常数之间得定量关系,用测定电导率得方法测定了不同温度下乙酸乙酯皂化反应得反应速率常数，并将测得得数值与表中数值比较，验证了乙酸乙酯得皂化反应为二级反应。
关键词:乙酸乙酯、皂化反应、电导率测定、反应速率常数
1. 引言
化学动力学也称反应动力学、化学反应动力学，就是物理化学得一个分支,就是研究化学过程进行得速率与反应机理得物理化学分支学科。它得研究对象就是性质随时间而变化得非平衡得动态体系.
20世纪前半叶,大量得研究工作都就是对化学反应中参数得测定、理论分析以及利用参数来研究反应机理.但就是，反应机理得确认主要依赖于检出与分析反应中间物得能力。20世纪后期,自由基链式反应动力学研究得普遍开展,给化学动力学带来两个发展趋向:一就是对元反应动力学得广泛研究；二就是迫切要求建立检测活性中间物得方法,这个要求与电子学、激光技术得发展促进了快速反应动力学得发展。对暂态活性中间物检测得时间分辨率已从５0年代得毫秒级提高到皮秒级。
而我们所做得实验则就是重复了20世纪前半叶得化学家们所做得工作，确定了乙酸乙酯皂化反应得反应级数与反应速率常数。
2. 原理部分
乙酸乙酯得皂化反应就是一个典型得二级反应:

设在时间时生成浓度为，则该反应得动力学方程式为
(1)
式中，，分别为乙酸乙酯与碱得起始浓度,k为反应速率常数,若a=b,则（1)式变为
　 　　 （2)
积分上式得: 　 　 　　(3)
由实验测得不同t时得x值,则可根据式(３）计算出不同t时得ｋ值。如果k值为常数，就可证明反应就是二级得。通常就是作对ｔ图,如果所得就是直线，也可证明反应就是二级反应，并可从直线得斜率求出k值。
不同时间下生成物得浓度可用化学分析法测定,也可用物理化学分析法测定。本实验用电导法测定ｘ值,测定得根据就是：
（1） 溶液中离子得电导率比离子(即）得电导率要大很多.因此，随着反应得进行,离子得浓度不断降低，溶液得电导率就随着下降。
（2） 在稀溶液中,每种强电解质得电导率与其浓度成正比，而且溶液得总电导率就等于组成溶液得电解质得电导率之与。
依据上述两点,对乙酸乙酯皂化反应来说，反映物与生成物只有与就是强电解质，乙酸乙酯与乙醇不具有明显得导电性，它们得浓度变化不至于影响电导率得数值。如果就是在稀溶液下进行反应,则

式中:,就是与温度、溶剂、电解质与得性质有关得比例常数;,分别为反应开始与终了就是溶液得总电导率;为时间ｔ时溶液得总电导率。由此三式可以得到：
　（4)
若乙酸乙酯与得起始浓度相等，将(8－4)式代入（8—3）式得:
　 (8)
由上式变换为：
　 （6)
作图,由直线得斜率可求k值，即
，
由(３)式可知，本反应得半衰期为:
　 　 　（7）
可见,两反应物起始浓度相同得二级反应，其半衰期与起始浓度成反比，由（7)式可知，此处亦即作图所得直线之斜率.
若由实验求得两个不同温度下得速度常数，则可利用公式（8)计算出反应得活化能.
　　　 　 　 　(８)
　　则以lｎk对1/T作图应得一直线,其斜率即为Eａ／R，由此可算出活化能.
3. 实验部分
3、1仪器药品
恒温槽1套;
移液管（25）２支；
DDＳ－１2Ａ型电导仪1套;
夹层皂化管１支;
烧杯(250)1支；
0、0２溶液；
停表1块；
0、02溶液;
容量瓶(50）１支；
0、01溶液；
容量瓶（1００）1支；
0、０1溶液。
3、2实验步骤
1.准确配制0、０2得溶液与溶液。调节恒温槽温度至２5℃，调试好电导仪。将电导池(如图８－1)及0、02得溶液与溶液浸入恒温槽中恒温待用.
2．分别取适量0、０1得溶液与溶液注入干燥得比色管中，插入电极,溶液面必须浸没铂黑电极,置于恒温槽中恒温１5分钟，待其恒温后测其电导,分别为与值，记下数据。
3。取20０、02得溶液与２０0、02得溶液，分别注入双叉管得两个叉管中(注意勿使二溶液混合),插入电极并置于恒温槽中恒温10分钟。然后摇动双叉管，使两种溶液均匀混合并导入装有电极一侧得叉管之中，同时开动停表，作为反应得起始时间.从计时开始，在第5、1０、１5、２０、25、３0、40、50、6０分钟各测一次电导值。
4.在３０℃下按上述三步骤进行实验。
５.在３５℃下按上述三步骤进行实验。
4. 结果与讨论
4、1数据处理
ｃ（ＮａOH)＝c（)=０、０1
ｔ/ｍｉn
２5℃
30℃
３５℃
单位：us／cｍ
kt
（ｋ0－ｋｔ）/t
kt
（k0－kt)/ｔ
kt
（k０—kt)/t
0
2

2
1841
14４、50
1７52
154、０0
１7１5
126、０0
4
174１
9７、2５
1636
１０6、00
1576
97、75
6
1647
８０、５0　
1５3６
87、３3
1４70
82、83
8
156９
70、13　
14５7
７5、38
1３84
7２、8８
１０
1499
6３、10
１３90
６7、0０
1３1６
65、10　
12
1４４3
57、25
1３34
6０、５0
1２６０
58、92　
1４
1394
52、57
1288
55、14
1214
53、7９　
1６
13５0
4８、75　
124５
5０、94　
１176
４9、４4
１８
1３12
４5、４４
1213
４7、06　
1144
４5、72　
20
1279
4２、55
1１84
43、80
１11７
4２、5０
22
1２49
４0、0５　
１1５７
41、0５
１0９3
39、73　
2４
１223
37、79　
1134
3８、58　
107２
37、29
26
11９９
３5、81　
１１1３
３6、42
1０５4
３5、12　
2８
１17７
３4、０４
10９4
３4、50　
1０38
3３、18
30
1１57
32、43
1０78
32、73
1023
３1、47
３4
1123
29、6２
１０49
2９、7４
10００
28、４4
38
109４
27、26
1０２5
2７、２4
９80
25、97　
42
106９
25、２6　
10０４
25、１４　
96４
２3、88
46
1041
23、67
987
２3、3３　
950
２2、11　
以ｋｔ对（k0—kt）/t作图，发觉在6miｎ之前得数据线性关系不好，怀疑就是配置得氢氧化钠溶液得浓度小于a值,又有
假定b=0、009,绘制函数
发觉在b＜a得情况下,在反应初期，ｘ接近０、1时,表现出得斜率远远小于约定值。
而之后斜率又会大于b=ａ得斜率,最后在t＝∞时收敛于ｂ=a得斜率。

故舍去t6miｎ得数据,这将让我们得到一个略偏大得斜率，从而得到一个偏小得反应速率常数。
然而，真得就是这样吗？

此处斜率m=１1、384mｉn－1，k＝1/(1１、384mｉn-１×0、010０mol·Ｌ-1)=8、７８4３L·moｌ—1·min—1
对比文献值6、42５4偏大得一塌糊涂。

此处斜率ｍ=9、１321min－1,k＝1/(9、１３21ｍin—1×0、0100ｍoｌ·Ｌ-1)=1０、9504L·ｍol—1·min-1
,对比文献值8、79１６，还就是偏大了好多啊。

此处斜率ｍ=8、5６2１mｉn—１,k=1/（8、5621ｍｉｎ－１×０、０１00mｏｌ·L—1)=１1、6７94L·mol—1·min-１
，对比文献值11、9411，偏小。
ｔ/℃
25
30
３5
T/Ｋ
29８、15
303、15
3０8、１5
1/T－１/Ｋ
0、003３5４01６
０、0０３2９8697
０、003２45１7３
k
8、7843
1０、9504
11、6794
lnk
2、172９6603７
２、３933７5985
２、4５78２6606
以lnk对1／T作图:
。
则小于文献值27、3KJ/mｏl.
4、２数据分析
处理完数据,我陷入了深深得困惑之中,我不知道该怎么解释这样大得误差,明明得到得数据线性关系相当好,却得到了一个错误得斜率.
我能想到得，会造成这样严重得偏差得理由,只有氢氧化钠得变质，在２5度、30度得两组试验中，我们得到了比真值要更小而非处理前认为更大得斜率、.
注意到本实验以以kｔ对(k0-kt）/t作图来替代x/（ａ-x）对t得作图以求得k值。
考虑到氢氧化钠变质为碳酸钠,ｄｋt/dt得值，即溶液电导率得下降速率就是小于期望值得。
当溶液电导率得下降速率小时,测得得速率常数也应该偏小才对。
测出了偏大得速率常数，说明溶液电导率得下降速率高于期望值。。。。
能想到得可能性就只有二氧化碳得吸收，由于碳酸根对电导率得贡献低于氢氧根，令电导率下降速度加快。
而空气中得二氧化碳含量就是有限得，在更高温度时，变质部分碳酸根得影响大于空气中二氧化碳得影响，导致测得得k值偏小。
也不排除试管中有某些催化反应得物质存在。
当k值不准时,活化能自然也算不准了。
5. 结论
实验失败了，失败得原因大概就是因为空气中得二氧化碳影响。