【精品】实验十 乙酸乙酯皂化反应动力学研究.doc

【精品】实验十 乙酸乙酯皂化反应动力学研究.doc实验十乙酸乙酯皂化反应动力学研究摘要:乙酸乙酯在碱性条件下会发生皂化反应,该反应为二级反映,反应速率和反应物的浓度成正比,但是对酯和碱的反应浓度的随吋跟踪比较困难,所以通过对反应过程屮的电导率的测量,可以反映该反应的进程,实现对反应的速率常数的测量。关键字:速度常数,皂化反应,电导率仪,电导率,速率常数,反应级数。前言:在许多化学反应屮,许多化学量多是和对难以直接测量的,所以,我们会选择一些与该化学量相关但是易与测量的化学量来进行测量,然后通过该化学量反映待测化学量的变化,进而实现对化学反应机理的研究。一、实验目的与要求:1、 掌握化学动力学的某些概念。2、 测定乙酸乙酯皂化反应的速度常数。3、 熟悉电导率仪的使用方法。二、预习要求:1、 了解电导法测定化学反应速度常数的原理。2、 了解DDS■型电导率仪的使用方法。三、实验原理:乙酸乙酯皂化反应方程式为:CH3COOC2H5+Na++OH-=CH3COO_+Na++C2H5OH在反应过程屮,各物质的浓度随时间而改变(注:Nf离子在反应前后浓度不变)。若乙酸乙酯的初始浓度为°,氢氧化钠的初始浓度为4半时间为(时,各生成物的浓度均为”此吋刻的反应速度为:(10-dx——=k{a一x)(b-x)dt1)(10-式屮,R为反应的速率常数,将丄式积分可得:a-ha(b-x)2)z/y若初始浓度9—(1)式变为—=k{a-x}~,积分得:at(10-3)不同吋刻各物质的浓度可用化学分析法测出,例如分析反应屮的OPT浓度,也可用物理法测量溶液的电导而求得。在本实验屮我们采用后一种方法,即用电导法來测定。电导是导体导电能力的量度,金属的导电是依靠自由电子在电场屮运动來实现的,而电解质溶液的导电是正、负离子向阳极、阴极迁移的结果,电导厶是电阻/?的倒数。1AL=—=L—R&I式屮A为导体的截面积,/为导体的长度,5称电导率。它的物理意义是:当/=lm,A=lrr|2吋的电导。对一•种金属,在一定温度下,—是一定的。对电解质溶液的么不仅与温度有关,而且与溶液屮的离子浓度有关。在有多种离子存在的溶液屮,R是各种离子迁移作用的总和,它与溶液屮离子的数FI,离子所带电荷以及离子迁移率有关。在本实验屮,由于反应是在较稀的水溶液屮进行的,我们可以假定CH3COONa全部电离,反应前后溶液小离子数H和离子所带电荷不变,但由于CH3COO_的迁移率比OH—的迁移率小,随着反应的进行,OH—不断减少,CHsCOO的浓度不断增加,故体系电导率值会不断下降,在一定范围内,可以认为体系的电导率的减少量和CH3COO的浓度兀增加量成正比,在匸f时x=K(Lq-LJ(10—4)式屮厶)为起始吋的电导率,L(为t吋的电导率。半=4时反应终了CH3COO的浓度为d,BP:a=K(L.-LJ (10_5)式中SB卩反应终了时的电导率,K为比例常数,将(4)、(5)代入(3)式得:— K(L°-LJ _(L°-LJ"aK[(L0—LJ一(L°-Lt)]~g-LJ或写成:厶)-厶———=akt (10Lt-G_6)I-T或 L=akL-akLyt(10-7)从直线方程(6)可知,只要测定了厶)、乙乞以及一•组乙值后,利用¥¥对t作图,应得一直线,直线的斜率就是反应速度和初始浓度d的乘积。k的单位为dm3•mol'1•min_1o反应的活化能可根据阿累尼乌斯公式求算:d\nkEadT=~^(10-8)积分得:_9)式屮乩、也分别对应于温度门、:G的反应速率常数,/?为气体常数,E为反应的活化能。仪器与药品:(分析纯)1台 电导池1套 100mL恒温夹套反应器1支 100mL移液管 11个 50mL滴定管3个 秒表I只 CH3COOC2H5试齐IJ (分析纯)酚酿指示剂溶液五、实验步骤:1、 打开恒温槽使其恒温在25°C±°Co2、 打开电导率仪。根据附录“电导率仪的使用”对电导率仪进行0点及满刻度校正。并认真检查所用电导电极的常数,并用旋钮调至所需的位置。3、 NaOH溶液的配制:(室温下)用一个小烧杯配制少量的浓NaOH溶液,在1000ml的广口瓶装入约900ml的蒸溜水,将所选用实验仪器的测量电极插入水屮,(1) 如果选用电导率仪测量,电磁搅拌条件下,逐滴加入浓浓N“OH溶液到L=1300〜1400US/cm(2) 如果选用离子分析仪测量,电磁搅拌条件下,逐滴加入浓浓NaOH溶液到PH=。4、 NaOH溶液的滴定:(室温下)将配制好的NaOH溶液用人工手动滴定管和酚駄指示剂在室温下进行浓度测定,重复三次以上,取平均值。5、Lo(或PH())的测定:(°°C)取100ml配制且滴