乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn)九 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定1 前言1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)。1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 在30時(shí)，用電導(dǎo)率儀先測(cè)定40ml0.0 1mol·L-1的NaOH溶液的電導(dǎo)率，然后將20ml 0.02mol·L-1的NaOH溶液與20ml 0.02mol·L-1的乙酸乙酯溶液混合，測(cè)定其電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化關(guān)系；然后將實(shí)驗(yàn)溫度升高到37，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。1.3 實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于二級(jí)反應(yīng)A + B 產(chǎn)物如果A，B兩物質(zhì)起始濃度相同，均為a，則反應(yīng)速率的表示式為 （1）式中：x為t時(shí)刻生成物的濃度。式（1）定積分得： （2）以 對(duì)t

2、作圖，若所得為直線，證明是二級(jí)反應(yīng)。并可以從直線的斜率求出k。所以在反應(yīng)進(jìn)行過程中，只要能夠測(cè)出反應(yīng)物或生成物的濃度，即可求得該反應(yīng)的速率常數(shù)k。溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響常用阿倫尼烏斯方程描述 （3）式中：Ea為反應(yīng)的活化能。假定活化能是常數(shù)，測(cè)定了兩個(gè)不同溫度下的速率常數(shù)k(T1)和k(T2)后可以按式（3）計(jì)算反應(yīng)的活化能Ea。 （4）乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個(gè)典型的二級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)式為：反應(yīng)系統(tǒng)中，OH-電導(dǎo)率大，CH3COO-電導(dǎo)率小。所以，隨著反應(yīng)進(jìn)行，電導(dǎo)率大的OH-逐漸為電導(dǎo)率小的CH3COO-所取代，溶液電導(dǎo)率有顯著降低。對(duì)于稀溶液，強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率與其濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)

3、率就等于組成該溶液的電解質(zhì)電導(dǎo)率之和。若乙酸乙酯皂化反應(yīng)在稀溶液中進(jìn)行，則存在如下關(guān)系式： （5） （6） （7）式中：A1，A2分別是與溫度、電解質(zhì)性質(zhì)和溶劑等因素有關(guān)的比例常數(shù)；0、t、分別為反應(yīng)開始、反應(yīng)時(shí)間為t和反應(yīng)終了時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。由式（5）式（7），得 (8)代入式(2)并整理，得 （9）因此，以對(duì)作圖為一直線即說明該反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，且由直線的斜率可求得速率系數(shù)k；由兩個(gè)不同溫度下測(cè)得的速率系數(shù)k (T1)與k(T2)，可以求出反應(yīng)的活化能Ea。由于溶液中的化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上非常復(fù)雜，如上所測(cè)定和計(jì)算的是表觀活化能。2 實(shí)驗(yàn)方法2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑儀器 DDS-llA型電導(dǎo)率儀1

4、臺(tái)；自動(dòng)平衡記錄儀1臺(tái)；恒溫水浴1套；DJS-1型電導(dǎo)電極1支；雙管反應(yīng)器2只、大試管1只；100mL容量瓶1個(gè)；20mL移液管3支；0.2mL刻度移液管1支。試劑 0.0200mol/L的NaOH溶液；乙酸乙酯（AR）；新鮮去離子水或蒸餾水。2.2 實(shí)驗(yàn)步驟1) 儀器準(zhǔn)備：接通電導(dǎo)率儀的電源，校正電導(dǎo)率儀，正確選擇其量程，并將電導(dǎo)率儀的記錄輸出與記錄儀相連。2) 配制乙酸乙酯溶液：用容量瓶配制0.0200mol/L的乙酸乙酯溶液100mL。乙酸乙酯密度與溫度的關(guān)系式 =924.54-1.168t-1.95×10-3t2 （10）其中、t的單位分別為kg/m3和（需要乙酸乙酯約0.1

5、762g）。已知室溫等于23.8，計(jì)算得需要0.197ml乙酸乙酯。3) 的測(cè)量。將恒溫水浴調(diào)至30，用移液管吸取20mL0.200mol/L的NaOH溶液裝入干凈的大試管中再加入20mLH2O，將電導(dǎo)電極套上塞子，電極經(jīng)去離子水沖洗并用濾紙吸干后插入大試管中，大試管放入恒溫水浴恒溫約10min，將電導(dǎo)率儀的“校正測(cè)量”開關(guān)扳到“測(cè)量”位置，記錄儀開始記錄。4) 的測(cè)定。將潔凈干燥的雙管反應(yīng)器置于恒溫水浴中，有移液管取20mL 0.200mol/L乙酸乙酯溶液，放入粗管。將電極用電導(dǎo)水認(rèn)真沖洗3次，用濾紙小心吸干電極上的水，然后插入粗管，并塞好。用另一支移液管取20mL 0.200mol/LN

6、aOH溶液放入細(xì)管，恒溫約5min。用洗耳球迅速反復(fù)抽壓細(xì)管兩次，將NaOH溶液盡快完全壓入粗管，使溶液充分混合。記錄儀必須在反應(yīng)前開始記錄，大約20min可以停止測(cè)量。5) 重復(fù)以上步驟，測(cè)定37時(shí)反應(yīng)的與。3 結(jié)果與討論由實(shí)驗(yàn)室儀器讀出室溫為23.8，大氣壓為103.09kPa。表1，表2中的第二列由記錄儀采集，可見附圖（-t關(guān)系圖）上的數(shù)據(jù)。第一列時(shí)間并非直接由記錄儀采集的數(shù)據(jù)讀出，而是在-t關(guān)系圖上找出最高點(diǎn)，記下最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，之后將各數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間減去最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為表中第一列t。第三列中的同樣由記錄儀采集，見附圖（的測(cè)量），得30時(shí)，=6.91格，37時(shí)，=7.45格。注

7、：附圖分別為30時(shí)的測(cè)量圖、37時(shí)的測(cè)量圖、30時(shí)-t關(guān)系圖、37時(shí)-t關(guān)系圖。表1 乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（30）時(shí)間t/min格子數(shù)/格（）/ t06.852.136.230.3.205.980.4.025.810.4.825.650.5.455.540.6.155.430.6.835.330.7.635.220.8.405.120.9.504.990.10.24.920.10.54.840.10.94.790.以表1中的第二列對(duì)第三列作圖，得圖1。圖1 30.00時(shí) （）/ t圖線 由圖1知，實(shí)驗(yàn)的線性擬合較好，該反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)。由公式(9)得，圖1中直線的斜率為，在該實(shí)驗(yàn)中

8、，a=0.01mol/L，所以查閱文獻(xiàn)得，30時(shí)k=8.7916·mol-1·min-1，相對(duì)誤差E=1.1%。表2 乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（37）時(shí)間t/min格子數(shù)/格（）/ t07.490.907.110.1.356.910.2.536.460.3.676.090.5.035.760.7.085.380.8.405.180.10.24.950.11.84.770.13.24.660.14.54.550.16.04.450.17.44.370.18.74.290.20.34.22 0.21.24.170.圖2 37.00時(shí) （）/ t圖線以表2中的第二列對(duì)第

9、三列作圖，得圖2。同樣由公式(9)得，圖2中直線的斜率為，a=0.01mol/L，所以查閱文獻(xiàn)得，37時(shí)k=13.4721·mol-1·min-1，相對(duì)誤差E=3.8%。由公式（4）計(jì)算，該反應(yīng)的表觀活化能Ea = ln（12.96/8.89）·8.314·303.15·310.15/（310.15-303.15）/1000= 43.6KJ·mol-1，查閱文獻(xiàn)得，Ea =46.1KJ·mol-1，相對(duì)誤差E=5.4%。4 結(jié)論乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)：，文獻(xiàn)值為8.7916·mol-1·min-1，相對(duì)誤差E=1.1%。，文獻(xiàn)值為13.4721