乙酸乙酯皂化反应动力学.docx
《乙酸乙酯皂化反应动力学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《乙酸乙酯皂化反应动力学.docx（8页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
乙酸乙酯皂化反应动力学
uC19乙酸乙酯皂化反应动力学
一目的
（一）了解二级反应的特点。
（二）用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。
二、原理
CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH
或CH3COOC2H5+OH-;→CH3COO-+C2H5OH
反应式是二级反应，反应速率与CH3COOC2H5及NaOH的浓度成正比。
用𝒂,𝒃分别表示乙酸乙酯和氢氧化钠的初始浓度，𝒙表示在时间间隔𝒕内反应了的乙酸乙酯或氢氧化钠的浓度。
反应速率为：
𝑑𝑥/𝑑𝑡=𝑘（𝑎−𝑥）（𝑏−𝑥）（C19.1）
k为反应速率常数，当𝑎=𝑏时，上式为：
𝑑𝑥/𝑑𝑡=𝑘（𝑎−𝑥）2（C19.2）
反应开始时𝑡＝0，反应物的浓度为𝑎，积分上式得：
𝑘=𝑥/[𝑡𝑎*（𝑎−𝑥）]（C19.3）
在一定温度下，由实验测得不同𝑡时的𝑥值，由式（C19.3）可计算出𝑘值。
改变实验温度，求得不同温度下的𝑘值，根据Arrhenius方程的不定积分式有：
𝑙𝑛𝑘=−𝐸𝑎/𝑅𝑇+𝑐（C19.4）
以𝑙𝑛𝑘对1/𝑇作图，得一条直线，从直线斜率可求得𝐸𝑎。
若求得热力学温度T1,T2时的反应速率常数k1,k2,也可由Arrhenius方程的定积分式变化为下式求得𝐸𝑎值：
𝐸𝑎=（𝑅𝑙𝑛𝑘1/𝑘2）/（1/𝑇2−1/𝑇1）（C19.5）
由于在反应中，生成物浓度𝒙无法即时测量，所以本实验通过测量溶液的电导率𝜿代替测量生成物浓度𝒙。
乙酸乙酯、乙醇是非电解质。
在稀溶液中，非电解质电导率与浓度成正比，溶液的电导率是各离子电导之和。
反应前后Na:
离子浓度不变，整个反应过程电导率的变化取决于OH-与CH3COO-浓度的变化，溶液中OH-的导电能力约为CH3COO-的五倍，随着反应的进行，OH-浓度降低，CH3COO-的尝试升高，溶液导电能力明显下降。
一定温度下，在稀溶液中反应，𝜿𝟎,𝜿𝒕,𝜿∞为溶液在𝒕=𝟎,𝒕=𝒕,𝒕=∞时的电导率，𝑨𝟏，𝑨𝟐分别是与NaOH、CH3COONa电导率有关的比例常数（与温度、溶剂等有关），于是：
𝑡=0，𝜅0=𝐴1𝑎;
𝑡=𝑡，𝜅𝑡=𝐴1（𝑎−𝑥）+𝐴2𝑥;
𝑡=∞，𝜅∞=𝐴2𝑎;
由此得
𝜅0−𝜅𝑡=（𝐴1−𝐴2）𝑥即𝑥=（𝜅0−𝜅𝑡）/（𝐴1−𝐴2）
𝜅𝑡−𝜅∞=（𝐴1−𝐴2）（𝑎−𝑥）即（𝑎−𝑥）=（𝜅𝑡−𝜅∞）/（𝐴1−𝐴2）
则由式C19.3可写成𝑘＝1𝑡𝑎𝑥（𝑎−𝑥）即
（𝜅0−𝜅𝑡）/（𝜅𝑡−𝜅∞）＝𝑘𝑎𝑡（C19.6）
以（𝜅0-𝜅𝑡）/（𝜅𝑡-𝜅∞）对𝑡作图，由斜率𝑘𝑎可求得𝑘。
初始浓度𝑎为实验中配制溶液时确定，通过实验可测𝜅0,𝜅𝑡,𝜅∞。
可以通过公式的形式变换避免测定𝜅∞，改写式（C19.6）为：
𝜅𝑡＝（𝜅0−𝜅𝑡）/𝑘𝑎𝑡+𝜅∞（C19.7）
以𝜅𝑡对（𝜅0-𝜅𝑡）/𝑡作图为一直线，斜率为1/𝑘𝑎，由此可求出𝑘。
三仪器和试剂
（一）仪器
恒温槽电导率仪
电导电极叉形电导池
秒表碱式滴定管
移液管10，25mL容量瓶100mL，50mL
（二）试剂
乙酸乙酯（A.R.）氢氧化钠溶液（约0.04mol·dm-3）
四实验步骤
（一）准备工作（25℃）
熟悉实验装置。
将叉形电导池洗净、烘干，将恒温槽调节至25℃；
（二）配制溶液
1.100mL约0.02mol·dm-3的乙酸乙酯水溶液A；
（1）取一个干燥洁净的100mL容量瓶中加入少量去离子水；
（2）用0.0001精度的天平称取0.1726g左右的乙酸乙酯加入容量瓶；
（3）用去离子水将溶液稀释至刻度。
Tip：
1.乙酸乙酯的质量以小于0.1762g为宜。
2.滴加乙酸乙酯时不要粘在瓶壁上。
2.100mL约0.02mol·dm-3的氢氧化钠水溶液B。
（1）另取一个干燥洁净的100mL容量瓶中加入少量去离子水；
（2）经计算，用碱式滴定管量取46.75mL氢氧化钠溶液加入容量瓶；
（3）用去离子水将溶液稀释至刻度。
（三）k0测量（25℃）
1.用移液管取B溶液25.00mL，加入到洁净的50mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，配成溶液C；
2.取溶液C放入洁净的叉形电导池直支管中，并且用少量溶液C淋洗电导电极；把电极插入叉形电导池直支管中。
将叉形电导池放入恒温槽中恒温。
3.10min后读取记录电导率（1770）；
4.保留叉形电导池的溶液（加塞），用于35℃时的电导率k0的测量。
（四）kt测量（25℃）
1.取10mL的A溶液用洁净的移液管加入到洁净干燥叉形电导池的直管中；
2.取10mL的B溶液用洁净的移液管加入到洁净干燥叉形电导池侧支管中；
Tip：
注意这个时候两种溶液不要混合！
3.把洁净的电导电极放入到电导池的直支管中，再将叉形电导池放入恒温槽中恒温。
4.10min后在槽中把两支管溶液混合均匀并开始计时，计时开始后每过3min记录一次电导率仪示数，持续30min；
（五）k0测量（35℃）
1.将恒温槽调节至35℃；
2.将25℃电导率测量后保留的叉形电导池的塞子除去，插入用溶液淋洗过的洁净的电导电极，将叉形电导池放入恒温槽中；
4.10min后读取记录35℃下的κ0（1942）；
（六）kt测量（35℃）
1.取10mL的A溶液用洁净的移液管加入到洁净干燥叉形电导池的直管中；
2.取10mL的B溶液用洁净的移液管加入到洁净干燥叉形电导池侧支管中；
Tip：
注意这个时候两种溶液不要混合！
3.把洁净的电导电极放入到电导池的直支管中，再将叉形电导池放入恒温槽中恒温。
4.10min后在槽中把两支管溶液混合均匀并开始计时，计时开始后每过3min记录一次电导率仪示数，持续30min；
5.数据测量完毕，洗净玻璃仪器，将电极用去离子水洗净，浸入去离子水中保存。
五、数据记录及处理
（一）测量数据及计算值初始浓度𝑎=0.01854mol·dm;3
初始浓a=
0.01854
mol/l
25k0=
1710μs/cm
35k0=
1950μs/cm
t
25（k0-kt）/t
25kt
35（k0-kt）/t
35kt
0
1643
1843
3
70.0000
1545
77.0000
1719
6
52.8333
1438
66.0000
1554
9
44.4444
1355
56.1111
1445
12
39.3333
1283
48.5000
1368
15
35.1333
1228
44.0667
1289
18
32.1111
1177
39.4444
1240
21
30.0952
1123
35.7143
1200
24
27.7917
1088
32.7500
1164
27
26.1111
1050
30.2222
1134
30
24.4667
1021
27.8667
1114
（二）𝜅𝑡−𝑡图
（三）以𝜅𝑡对𝜅0;𝜅𝑡𝑡作图
（四）计算活化能𝐸𝑎的值
25℃下：
解：
由25℃下κt对（κ0-κt）/t的直线图得直线y=16.82x+661.6
由式（C19.7）得1/𝑘𝑎=16.82
代入数据a=0.01854mol·dm-3
解得𝑘1=3.207
35℃下：
解：
由35℃下𝜅𝑡对𝜅0;𝜅𝑡𝑡的直线图得
直线y=12.21x+763.9
由式（C19.7）得1/𝑘𝑎=12.21
代入数据𝑎=0.01854mol·dm-3
解得𝑘2=4.417
求𝑬𝒂：
解：
由Arrhenius方程的定积分式得
𝐸𝑎=（𝑅𝑙𝑛（𝑘1/𝑘2））（1/𝑇2−1/𝑇1）=24.443kJ/mol
六，误差分析
1.误差：
标准值为47.3KJ/mol.误差n=（47.3-24.443）/47.3=48.32%
2.误差原因分析：
1）电导率仪在35度测量时没有进行温度补偿
2）乙酸乙酯和氢氧化钠浓度不完全相同。
3）恒温过程中有段时间没有塞塞子。
升级会员 