乙酸乙酯反应动力学研究实验报告.docx

乙酸乙酯皂化反应动力学研究
朱赟 PB13206210
中国科学技术大学高分子科学与工程系合肥 230026
摘要本实验通过测量电导率随时间的变化,对乙酸乙酯皂化反应的动力学的研究,求得了其反应速率常数和反应活化能。
关键词电导率速率常数活化能
前言
乙酸乙酯皂化反应方程式为:
CH3COOC2H5+Na++OH- ══ CH3COO-+Na++C2H5OH
在反应过程中,各物质的浓度随时间而改变(注:Na+离子在反应前后浓度不变)。若乙酸乙酯的初始浓度为a,氢氧化钠的初始浓度为b,当时间为t时,各生成物的浓度均为x,此时刻的反应速度为:
(1)
式中,k为反应的速率常数,将上式积分可得:
(2)
若初始浓度a=b,(1)式变为,积分得:
(3)
不同时刻各物质的浓度可用化学分析法测出,例如分析反应中的OH-浓度,也可用物理法测量溶液的电导而求得。在本实验中我们采用后一种方法,即用电导法来测定。
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中运动来实现的,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L是电阻R的倒数。

式中A为导体的截面积,l为导体的长度,Lg称电导率。它的物理意义是:当l=1m,A=1m2时的电导。对一种金属,在一定温度下,Lg是一定的。对电解质溶液的Lg不仅与温度有关,而且与溶液中的离子浓度有关。在有多种离子存在的溶液中,Lg是各种离子迁移作用的总和,它与溶液中离子的数目,离子所带电荷以及离子迁移率有关。在本实验中,由于反应是在较稀的水溶液中进行的,我们可以假定CH3COONa全部电离,反应前后溶液中离子数目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,CH3COO-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x增加量成正比,在t=t时
(4)
式中L0为起始时的电导率,Lt为t时的电导率。当t=t¥时反应终了CH3COO-的浓度为a,即:
(5)
式中L¥即反应终了时的电导率,K为比例常数,将(4)、(5)代入(3)式得:
或写成:
(6)
或(7)
从直线方程(6)可知,只要测定了L0、L¥以及一组Lt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a的乘积。k的单位为dm3·mol-1·min-1。
反应的活化能可根据阿累尼乌斯公式求算:
(8)
积分得: (9)
式中k1、k2分别对应于温度T1、T2的反应速率常数,R为气体常数,Ea为反应的活化能。
实验部分
一、试剂和仪器
仪器:
SevenMulti S-40电导率测试仪 1台梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司
HK-2A超级恒温水浴 1台南京南大万和科技有限公司
JB-1B磁力搅拌器 1台上海雷磁新泾仪器有限公司
100mL恒温夹套反应器 1个
250mL锥形瓶 3个
50mL滴定管 1只
100mL移液管 1只
1只
试剂:
邻苯二甲酸氢钾(分析纯)
CH3COOC2H5 (分析纯)
NaOH(分析纯)
酚酞指示剂溶液
二、实验步骤
1、打开恒温槽使其恒温在30℃±℃。