物理化学实验报告乙酸乙酯皂化反应动力学.docx

乙酸乙酯皂化反应动力学
一、实验目的
1)了解二级反应的特点。
用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。
由不同温度下的速率常数求反应的活化能。
二、实验原理
乙酸乙酯在碱性水溶液中的消解反应即皂化反应,其反应式为:
CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+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:dxdt=k(a-x)(b-x)
k 为反应速率常数,当 a=b 时,上式为:
dxdt=k(a-x)2
反应开始时 t=0 ,反应物的浓度为 a ,积分上式得:
k=1taxa-x
在一定温度下,由实验测得不同 t 时的 x 值,由上式可计算出 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=-EaRT+c
以 lnk 对1T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=(Rlnk1k2)(1T2-1T1)
本实验通过测量溶液的电导率κ代替测量生成物浓度 x(或反应物浓度)。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,于是:
t=0 ,κ0=A1a ;
t=t ,κt=A1a-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)
而 k=1tax(a-x)即
κ0-κtκt-κ∞=kat
上式变形为: κt=κ0-κtkat+κ∞
以κt对κ0-κtt作图为一直线,斜率为1ka,由此可求出 k 。
仪器和试剂
恒温槽、电导率仪、电导电极、叉形电导池、秒表、碱式滴定管、10ml、25m移液管、100mL,50ml容量瓶、乙酸乙酯(.)、氢氧化钠溶液(·dm-3)
实验步骤
:
1) 打开恒温槽,设置温度为25℃。将叉形电导池洗净、烘干。同时清洗两个100ml、一个50ml的容量瓶
;
2) 在100ml容量瓶中加入小许水,然后使用分析天平称量加入乙酸乙酯0,1771g,定容待用。
3) 经过计算,·L-1, mol·L-,,定容