乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验报告

学号:201114120222

基础物理化学实验报告

    

实验名称:乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 

应用化学二班 班级 03 组号

实验人姓名:  xx   

同组人姓名:xxxx

指导老师:  李旭老师             

实验日期:  20##-10-29    

湘南学院化学与生命科学系

一、实验目的:

1、了解测定化学反应速率常数的一种物理方法——电导法。

    2、了解二级反应的特点,学会用图解法求二级反应的速率常数。

    3、掌握DDS-11A型数字电导率仪和控温仪使用方法。

二、实验原理:

1、对于二级反应:A+B→产物,如果A,B两物质起始浓度相同,均为a,则反应速率的表示式为

    (1)            

式中x为时间t反应物消耗掉的摩尔数,上式定积分得:

       (2)

作图若所得为直线,证明是二级反应。并可以从直线的斜率求出k

    所以在反应进行过程中,只要能够测出反应物或产物的浓度,即可求得该反应的速率常数。

    如果知道不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2),按Arrhenius公式计算出该反应的活化能E

      (3)

2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应,其反应式为:

OH-电导率大,CH3COO-电导率小。因此,在反应进行过程中,电导率大的OH-逐渐为电导率小的CH3COO-所取代,溶液电导率有显著降低。对稀溶液而言,强电解质的电导率L与其浓度成正比,而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。如果乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式:

                 (4)

                 (5)

          (6)

    A1,A2是与温度、电解质性质,溶剂等因素有关的比例常数,分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。为时间t时溶液的总电导率。由(4),(5),(6)三式可得:

           

代入(2)式得:

       (7)

重新排列即得:

      

三、实验仪器及试剂

  DDS-11A型数字电导率仪1台(附铂黑电极1支),恒温槽1台,秒表1只,电导池3支,移液管3支;0.0200mol/L乙酸乙酯(新配的),O.0200mol/L氢氧化钠(新配的)

四、简述实验步骤和条件:

1、调节恒温槽为所测温度25℃。

2、的测量:分别取10mL蒸馏水和10mL0.0200mol/L的NaOH溶液,加到洁净、干燥的叉形管电导池中充分混合均匀,置于恒温槽中恒温15min。用DDS-11A型数字电导率仪测定上述已恒温的NaOH溶液的电导率即为

3、的测量:在另一支叉形电导池直支管中加10mL 0.0200mol/L CH3COOC2H5,侧支管中加入10mL 0.0200 mol/L NaOH,并把洗净的电导电极插入直支管中。在恒温情况下,混合两溶液,同时开启停表,记录反应时间(注意停表一经打开切勿按停,直至全部实验结束),并在恒温槽中将叉形电导池中溶液混合均匀。在60min内分别测定6min、9min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、50min、60min时的电导率Lt

    直线关系图,从斜率求出反应速率常数K

五、实验数据及现象的原始记录

温度25℃  =2.07ms·cm-1

3、作图:

=12.9068 min-1;反应温度T1=25℃而反应速率常数,所以K=1/(12.9068 min-1×0.0200mol·L-1)=3.8739L·mol-1·min-1

六、  讨论(主要内容是:1误差分析;2实验中异常现象处理;3对本实验的改进意见;4回答思考题。):

误差分析

造成本实验误差的主要原因可能有:

1、恒温槽的温度不稳定,致使实验的结果存在一定的误差;

2、乙酸乙酯配置太久,部分挥发掉了,致使实验出现较大的偏差;

3、经过多次读数,误差比较大;

4、系统本身存在的偶然误差。

注意事项

1.     实验温度要控制准确

2.     切勿触及铂电极的铂黑

3.     乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。

4.     配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。

5.     乙酸乙酯溶液需临时配制,配制时动作要迅速,以减少挥

发损失。

回答思考题

1、 酸溶液所用的水中含有不与反应物生成物发生反应的电解质,对测定的结果有无影响?

答: 存在一定的影响。因为反应速率常数的值与反应条件如温度、催化剂、溶剂等有关,而杂质的存在影响了反应物的浓度,因而对实验结果存在一定的影响。

2、各溶液在恒温和操作过程中为什么要盖好?

    答:因为温度升高,溶液的挥发度增大,将溶液盖好是为了减少其挥发,保证溶液的浓度不变;此外,NaOH溶液很容易与空气中的CO2反应,将其盖住就是为了尽量减少此反应的影响。

七、  结论(是否达到了预期目的,学到了那些新知识):

本实验虽存在一定的误差,但基本达到了预期的实验目的

     学到的新知识:

1、熟悉并掌握了DDS-11A型数字电导率仪和恒温槽的使用方法

     2、进一步了解了二级反应的特点,学会了用图解法求算二级反

应的速率常数。

 

第二篇:乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

物 理 化 学 实 验 报 告

      称:乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定    

                院:        化学工程学院       

         业:       化学工程与工艺      

          级:          化工09-1        

          名:                            

          :                             

      师:        胡敏杰        

      日          期:       20##年5月26日    

一、实验目的

1、了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率系数和活化能。

2、了解二级反应的特点,学会用图解法求二级反应的速率系数。

3、掌握电导率仪的使用方法。

二、实验原理

1、二级反应的动力学方程

                 A + B→产物

        t=0      a   a

        t=t     a-x  a-x

-dcA/dt = -d(a-x)/dt = dx/dt = k(a-x) 2

定积分得:     k=x/[ta(a-x)]                             ①

以x/(a-x)~t作图若所得为直线,证明是二级反应,并从直线的斜率求k。

如果知道不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2),按阿仑乌斯方程计算出该反应的活化能Ea

              Ea=ln k(T1)/ k(T2)*R[T1 T2 / (T2 -T1 )]         ②

2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应,反应式:

       CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH

t=0          a         a        0         0

t=t         a-x        a-x       x         x

t=∞         0         0        a        a

反应前后CH3COOC2H5和C2H5OH对电导率的影响不大,可忽略,故反应前只考虑NaOH的电大率κ,反应后只考虑CH3COONa的电导率κ。对稀溶液而言,强电解质的电导率κ与其浓度成正比,而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。

有一下关系:

 κ0=A1*a          κ=A2*a       κt= A1*(a-x)+ A2*x

有三式得:x=[(κ0t)/(κ0)]*a,将其代入①中

得            k=[(κ0t)/(κ0)ta]

重新排列得:    κt =(κ0t)/kta+κ

     因此,以κt ~(κ0t)/t作图为一直线即为二级反应,并从直线的斜率求出κ。

三、实验仪器、试剂

仪器:数学电导率仪(附电极)1台,恒温水槽1套,秒表1只。叉形电导管2只,移液管(10ml,胖肚)3根

试剂:乙酸乙酯标准溶液(0.02120mol/dm3),NaOH标准溶液(0.02120mol/dm3

四、实验步骤

1、调节恒温槽

调节恒温槽温度25℃。同时电导率仪提前打开预热。

2、κ0的测定:

分别取10ml蒸馏水和10ml NaOH标准溶液加到洁净。干燥的叉形管仲裁充分混匀,置于恒温槽中恒温5min。用数学电导率仪测定已恒温好的NaOH标准溶液的电导率κ0

    3、κt的测定:叉形管10ml CH3COOC2H5标准溶液,侧支管中加10mlNaOH标准溶导率一次,记录电导率κt及时间t。

    4、调节恒温槽温度35℃,重复上述步骤测定其κ0和κt,但在测定κt时是按反应进行4min,6 min,8min,10 min,12min,15 min,18min,21 min,24 min,27 min,30 min时测其电导率。

五、数据记录与处理

室温: 27.1           大气压:   100.40 Kpa       

初始浓度:C CH3COOC2H5= 0.0212 mol/dm3     C NaOH= 0.0212 mol/dm3

⑴ 25℃时,电导率随时间的变化μS·cm-1·min-1

      电导率随时间的变化 (25℃,κ0 2391.20  μS·cm-1

                            图1

由图1得:该直线斜率k=14.97

则κ(T1)=k/a=14.97/(0.0212/2)=1412.0 mol /( min·dm3)

⑵  35℃时,电导率随时间的变化   电导率随时间的变化 (35℃,κ0 2646  μS/cm)

由图得:该直线斜率k=13.9,则κ(T2)=k/a=13.9/0.0212=655.66mol /( min·dm3)

(3)活化能的计算

Ea=ln k(T1)/ k(T2)·R[T1 T2 / (T2 -T1 )]

     =ln(1412 /655.66)×8.314×[298.15×308.15 / (308.15-298.15) ]

     =58.56KJ/mol

六、结果讨论

1.乙酸乙酯皂化反应系吸热反应,混合后体系温度降低,所以在混合后的起始几分钟内所测溶液的电导率偏低,因此最好在反应4min~6min后开始,否则,由作图得到的是一抛物线,而不是直线。

    2.求反应速率的方法很多,归纳起来有化学分析法及物理化学分析法两类。化学分析法是在一定时间取出一部分试样,使用骤冷或取去催化剂等方法使反应停止,然后进行分析,直接求出浓度。这种方法虽设备简单,但是时间长,比较麻烦。物理化学分析法有旋光、折光、电导、分光光度等方法,根据不同情况可用不同仪器。这些方法的优点是实验时间短,速度快,可不中断反应,而且还可采用自动化的装置。但是需一定的仪器设备,并只能得出间接的数据,有时往往会因某些杂质的存在而产生较大的误差。

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