实验三 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数(晏威).doc

实验三 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
一、实验目的
1. 测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数；
2. 了解二级反应的特征，学会用图解法求出二级反应的速率常数。
二、实验原理
乙酸乙酯皂化反应属于二级反应，其化学反应方程式如下：
CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COO Na + C2H5OH
设反应物乙酸乙酯和氢氧化钠的起始浓度相同，用c表示。反应进行到时间t时，生成物浓度为x，这时CH3COOC2H5 和NaOH的浓度均为（c-x）。反应趋于完全时，生成物的浓度接近为c，反应物的浓度接近为0。设逆反应可忽略，则反应物和生成物的浓度随时间的关系为：
CH3COOC2H5 + OH - → CH3COO - + C2H5OH
t＝0: c c 0 0
t = t: (c- x) (c-x) x x
t→∞: →0 →0 →c →c
则此二级反应的速率方程为
dx/dt = k(c-x)(c-x) （1）
积分得： kt=x/【c(c-x)】 (2)
显然，只要测出反应进程中t时的x值，再将c代入上式，就可得到反应速率常数k值。
由于溶液的浓度很稀，故可认为CH3COONa全部电离。溶液中参与导电的离子有Na+、0H-、CH3COO-，而Na+浓度反应前后浓度无变化，OH-浓度不断减小，CH3COO- (Ac-)浓度不断增大，由于0H-的迁移率比Ac-的迁移率大得多，所以，随着反应的进行，溶液的电导将不断下降(当然电导率也下降)。
在一定范围内，可以认为体系的电导值的减少量与CH3COO-的浓度x的增加量成正比，即
t=t时, x=β(G0-Gt) (3)
t=∞时，c=β（Gt-G∞） (4)
式中G0和G∞分别为溶液起始和终了时的电导值，Gt时t时的电导值，β为比例常数。将式(3) 和(4)代入式（2）得：
kt=(G0-Gt)/【c（Gt-G∞）】 即 ckt=(G0-Gt)/（Gt-G∞） （6）
从直线方程可知（6），只要测出G0 、G∞以及一组Gt值，利用
（G0-Gt)/（Gt-G∞）对t作图，应得一直线，由斜率即可求得反应速率常数k，其单位是 min-1·mol-1·L。
三、仪器和试剂
数字电导率仪、恒温水浴、移液管、锥形瓶、0．020mol/L 的NaOH溶液、0．010mol/L的 CH3COONa溶液和0．020mol/L 的CH3COOC2H5溶液。
四、实验步骤
（1）开启恒温水浴，调至所定实验温度（35。C）。
(2) 按实验要求调节电导率仪。
(3) G0的测量
向干净、烘干的锥形瓶A中加入25.00ml 0．020mol/L 的NaOH溶液，加25.00ml水稀释一倍，再将铂黑电极用待测液淋洗2次后，插入A瓶中，将锥形瓶A置于恒温水浴中，恒温约10min，然后测量溶液的电导率，读3次，取平均值。注意要先用待测溶液校对，然后打到测定档进行测定。
（4）G∞的测量
由于实验过程不可能进行到t→∞，且反应也并非完全不可逆，所以常用0．010mol/L CH3COONa溶液的电导率作为G∞。向干净、烘干的锥形瓶B中加入50ml 左右0．010mol/L的CH3COONa溶液，恒温约10min，然后测量溶液的电导率。
(5) Gt的测量
向预先洗净、烘干的锥形瓶C和D中分别移入25.0ml 0．020mol/L的NaOH溶液和0．020mol/L 的CH3COOC2H5溶液，在恒温水浴中恒温10min。恒温10min后，将C中的溶液倒入D中，混合均匀，立即测量其电导值。每隔2min读一次数据，直至电导值基本不变。该反应需要45min— 1h。
（6）反应结束后，倾去反应，洗净仪器。
五 数据处理：
1）数据记录
表1 Go和G∞（t=35℃）
NaOH的电导率Go(us/cm)

平均值(us/cm)

CH3COONa的电导率G∞ (us/cm)

平均值(us/cm)

表2 Gt（t=35℃）
时间（min
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Gt(us/cm)

(Go-Gt)/
(Gt-G∞ ）

时间（min
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
Gt(us/cm)

(Go-Gt)/
(Gt-G∞ ）

以(Go-Gt)/(Gt-G∞ )-t/min做图，根据斜率，求出速率常数k
由于初始浓度c=0.02mol/L, 乙酸乙酯速率常数k=斜率/0.02

讨论：
1．为什么可用稀释所配Na0H溶液1倍的电导代替反应开始时的电导。
2．在本实验中参加反应物质的起始浓度是多少?是否就是所配乙酸乙酯的浓度?
3．为什么要使两种反应物的浓度相等?
4．用作图外推法求Go与测定反应开始时相同Na0H浓度所得Go是否一致?