实验九-乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定.doc

宁 波 工 程 学 院
物理化学实验报告

专业班级 化工106 姓 名 序 号 02
同组姓名 指导老师 付志强 实验日期 2012.4.24
实验名称 实验九 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

一、实验目的
1、了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率系数和活化能。
2、了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率系数。
3、掌握电导率仪的使用方法。

二、实验原理
1、二级反应的动力学方程
A + B→产物
t=0 a a
t=t a-x a-x
-dcA/dt = -d(a-x)/dt = dx/dt = k(a-x) 2
定积分得： k=x/[ta(a-x)] ①
以x/(a-x)~t作图若所得为直线，证明是二级反应，并从直线的斜率求k。
如果知道不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2)，按阿仑乌斯方程计算出该反应的活化能Ea
Ea=ln k(T2)/ k(T1)*R[T1 T2 / (T2 -T1 )] ②
2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式：
CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH
t=0 a a 0 0
t=t a-x a-x x x
t=∞ 0 0 a a
反应前后CH3COOC2H5和C2H5OH对电导率的影响不大，可忽略，故反应前只考虑NaOH的电大率κ，反应后只考虑CH3COONa的电导率κ。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。
有以下关系：
κ0=A1*a κ∞=A2*a κt= A1*（a-x）+ A2*x
有三式得：x=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)]*a，将其代入①中
得 k=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)ta]
重新排列得： κt =(κ0-κt)/kta+κ∞
因此，以κt ~(κ0-κt)/t作图为一直线即为二级反应，并从直线的斜率求出κ。

三、实验仪器、试剂
仪器：数学电导率仪（附电极）1台，恒温水槽1套，秒表1只。叉形电导管2只，移液管（10ml，胖肚）3根
试剂：乙酸乙酯标准溶液（0.02120mol/dm3）,NaOH标准溶液（0.02120mol/dm3）。

四、实验步骤
1、调节恒温槽：
调节恒温槽温度25℃。同时电导率仪提前打开预热。
2、κ0的测定：
分别取10ml蒸馏水和10ml NaOH标准溶液加到洁净。干燥的叉形管仲裁充分混匀，置于恒温槽中恒温5min。用数学电导率仪测定已恒温好的NaOH标准溶液的电导率κ0
3、κt的测定：
在另一支叉形管10ml CH3COOC2H5标准溶液，侧支管中加10mlNaOH标准溶液。恒温5min后，混合量溶液，同时开启秒表，记录反应时间(注意秒表一经打开切勿按停，直至全部实验结束)，并把电导电极插入直支管。当反应进行6min，9min，12min，15min，20min，25min，30min，35min，40min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35℃，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，6 min，8min，10 min，12min，15 min，18min,21 min，24 min，27 min，30 min时测其电导率。

五、数据记录与处理
初始浓度：C CH3COOC2H5= 0.0242 mol/dm3 C NaOH= 0.0242 mol/dm3
⑴ 25℃时，电导率随时间的变化μS·cm-1·min-1
电导率随时间的变化 （25℃，κ0= 2734 μS·cm-1）
t/min
6
9
12
15
20
25
30
35
40
κt/μS·cm-1
2156
1999
1864
1775
1660
1571
1500
1447
1405
(κ0-κt)/t/
μS·cm-1·min-1
96.33
81.63
72.50
63.93
53.70
46.52
41.13
36.78
33.23

由图得：该直线斜率k=11.8，则k(T1)= 1/( k1×C CH3COOC2H5 )=1÷(11.774×0.0121)=6.85
⑵ 35℃时，电导率随时间的变化 电导率随时间的变化 （35℃，κ0= 3116 μS/cm）
t/min
4
6
8
10
12
15
18
21
24
27
30
κt/μS·cm-1
2401
2244
2117
2019
1921
1818
1746
1695
1651
1614
1585
(κ0-κt)/t/
μS·cm-1·min-1
178.8
145.3
124.9
109.7
99.58
86.53
76.11
67.67
61.04
55.63
51.03

由图得：该直线斜率k=6.7，则1÷(6.7×0.0121）=12.33
(3)活化能的计算：
Ea=ln( k(T2)/ k(T1)) ×R T1 T2 / （T2- T1）
=ln(12.33÷6.85) ×8.314 ×298.15 ×308.15÷10
=44.90 kJ/mol

六、结果与讨论
1、在移取溶液时，由于视线不平，使量取的溶液不够准确，导致实验误差；
2、实验仪器存在一定误差
3、在数据处理时存在一定的误差。