物化实验报告乙酸乙酯皂化反应速率.docx

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实验9 乙酸乙酯皂化反应速率系数测定

丛乐2005011007生51

实验日期：2007年12月8日星期六提交报告日期：2007年12月22日星期六助教老师：曾光洪

引言

实验目的

学习测定化学反应动力学参数的一种物理化学分析方法——电导法。

了解二级反应的特点，学习反应动力学参数的求解方法，加深理解反应动力学特征。

进一步认识电导测定的应用，熟练掌握电导率仪的使用方法。

实验原理

反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应，其速率方程式可以表示为

2dc

2

将（1）积分可得动力学方程：

-dt=kc2 （1）

?c-dc

=?tk

dt （2）

c0 c2 0 2

1-1=k

t （3）

c c 2

0

式中：c为反应物的初始浓度；c为t时刻反应物的浓度；k为二级反应的反应速率常数。

0 2

将1/c对t作图应得到一条直线，直线的斜率即为k。

2

对于大多数反应，反应速率与温度的关系可以用阿累尼乌斯经验方程式来表示：

E

lnk=lnA-

a （4）

RT

式中：E为阿累尼乌斯活化能或反应活化能；A为指前因子；k为速率常数。

a

实验中若测得两个不同温度下的速率常数，就很容易得到

k

ln T

E T-T

??= a 2 1

?

?

（5）

2k R?TT ?

2

由（5）就可以求出活化能E。

a

T ? 12?

1

乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，

CHCOOCH+NaOH?CHCOONa+CHOH

3 2 5 3 2 5

t=0时， c c 0 0

0 0

t=t时， c

0

-x c

0

-x x x

t=∞时， 0 0 x?c0 x?c0

设在时间t内生成物的浓度为x，则反应的动力学方程为

dx

=k

dt 2

(c-x)2 （6）

0

k=1 x （7）

2 tc(c-x)

0 0

本实验使用电导法测量皂化反应进程中电导率随时间的变化。设? 、?和? 分别代

0 t ?

表时间为0、t和∞（反应完毕）时溶液的电导率，则在稀溶液中有：

? =Ac

0 10

? =Ac

? 20

?=A(c

t 1 0

-x)+Ax

2

式中A和A是与温度、溶剂和电解质的性质有关的比例常数，由上面的三式可得

1 2

?-?

0x=?-?

0

t-c （8）

0

0 ?

将（8）式代入（7）式得：

tc ?-?0t

tc ?-?

0

t

0 t ?

2

（9）

整理上式得到

?=-kc(?-? )t+? （10）

t 20 t ??0

以?对(?-? )t作图可得一直线，直线的斜率为-kc，由此可以得到反应速率系数

t t ? 20

k。

2

溶液中的电导（对应于某一电导池）与电导率成正比，因此以电导代替电导率，（10）式也成立。本实验既可采用电导率仪，也可采用电导仪。

实验操作

实验药品、仪器型号及测试装置示意图

仪器

计算机及接口一套（或其他电导数据记录设备）；DDS-11A型电导率仪一台；恒温槽一套；混合反应器3个；电导管2个；20ml移液管2支；10ml移液管2支；0.2ml移液管1支；100ml容量瓶1个；洗耳球一个。

药品

0.02mol·dm-3NaOH标准溶液（此浓度仅为大概值，具体值需实验前准确滴定） ；

0.01mol·dm-3NaAc溶液（此浓度值为NaOH标准溶液的一半）；乙酸乙酯（AR）；新鲜去离子水或蒸馏水。

实验条件

表1 实验条件记录

实验前温度（℃）实验后温度（℃）

17.8 18.2

实验操作步骤及方法要点

乙酸乙酯溶液的配制

配制100ml乙酸乙酯溶液，使其浓度与氢氧化钠标准溶液相同。乙酸乙酯的密度根据下式计算：

?/(kg?m?3)?924.54?1.168?(t/℃)?1.95?10－3?(t/℃)2

配制方法如下：在100ml容量瓶中装2/3体积的水，用0.2ml刻度移液管吸取所需乙酸乙酯的体积，滴入容量瓶中，加水至刻度，混匀待用。

仪器和药品准备

检查仪器药品，接通电源。设定恒温槽温度为20℃（可根据实际情况调整），用稀释一倍的氢氧化钠溶液调电导率仪指针在大约五分之四满刻度的位置（注意实验过程中不准在调指针位置），并接通相应设备电源，准备数据采集。

测量

将混合反应器（如图2-9-1所示）置于恒温槽中，用20ml移液管移取氢氧化钠标准溶液于1池中