物理化学实验报告乙酸乙酯皂化反应动力学

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。

2）用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。

3）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：

+→+

反应式是二级反应，反应速率与及的浓度成正比。用分别表示乙酸乙酯和氢氧化钠的初始浓度，表示在时间间隔内反应了的乙酸乙酯或氢氧化钠的浓度。反应速率为：

为反应速率常数，当时，上式为：

反应开始时，反应物的浓度为，积分上式得：

在一定温度下，由实验测得不同时的值，由上式可计算出值。

改变实验温度，求得不同温度下的值，根据Arrhenius方程的不定积分式有：

以对作图，得一条直线，从直线斜率可求得。

若求得热力学温度时的反应速率常数,也可由Arrhenius方程的定积分式变化为下式求得值：

本实验通过测量溶液的电导率代替测量生成物浓度（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。反应前后离子浓度不变，整个反应过程电导率的变化取决于与浓度的变化，溶液中的导电能力约为的五倍，随着反应的进行，浓度降低，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，为溶液在时的电导率，分别是与、电导率有关的比例常数，于是：

，;

由此得

即

而即

上式变形为：

以对作图为一直线，斜率为，由此可求出。

三、 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（A.R.）、氢氧化钠溶液（0.04mol·）

四、 实验步骤

1.准备溶液：

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，定容后的乙酸乙酯的浓度为0.02010mol·L-1，配置同浓度的NaOH所需0.04000 mol·L^-1的NaOH体积为50.25ml，用碱式滴定管量取48.69ml溶液于100ml容量瓶中，定容待用。

4）用25ml移液管移取25ml NaOH溶液于50ml容量瓶中，定容待用。

2.k₀测量：

1）取一部分稀释的NaOH于洁净干燥的叉形管直管中，将用稀释的NaOH润洗后的电导电极放入叉形管直管中，在恒温槽中恒温10min，读取此时电导率。保留叉形管中溶液，用于35℃测量k₀。

3.k_t的测量：

1）用移液管取乙酸乙酯和同浓度的NaOH各10ml分别加入到叉形管的直管和侧管中，将电导电极插入直管中，恒温10min。

2）将两种溶液混合，同时开启秒表计时，3min后读取溶液的电导率，以后每3min中读取一次，测量持续30min。

4.测量35℃的电导率：

1）将恒温槽温度设置为35℃。

2）将保存的稀释的NaOH放在恒温槽中恒温10min测量k₀。

3）重复上述测量k_t的方法测量35℃下的k_t。

4)清洗玻璃仪器，电导电极用去离子水清洗，浸入去离子水中保存。

五、实验数据记录与处理

实验中记录实验数据如下：

称取乙酸乙酯的质量是m=0.1771g，

乙酸乙酯的浓度为

配制同配置同浓度的NaOH所需0.04000 mol·L^-1的NaOH体积为：

实验记录电导率数值如下：

分别做25℃、35℃下以对t作图得到如下图像：

从图像上可以看出来与t呈现反相关，符合的基本趋势，故接下来做25℃、35℃下以对的图像，并进行直线拟合，图像如下：

25℃ - 图像

35℃下 - 图像

可见、呈现线性关系。并且：。故可以求得

由Arrhenius方程的定积分式得:

/mol

六、数据误差分析

常温下乙酸乙酯皂化反应的活化能与实际测算得相差较大。经分析可能由以下几个因素造成：

1）反应液在恒温时没有用橡胶塞子盖好，虽然溶液很稀，但是还是有部分乙酸乙酯挥发。

2）在恒温的过程中，由于恒温箱在搅拌，可能有水溅入到叉形电导池中。

3）混合过程慢，混合不均匀影响反应速率导致误差；

4）NaOH溶液浓度并不是精确等于0.04000 mol·L^-1，配制溶液的浓度并不是完全相等而导致反应速率常数计算公式变化，但仍按原公式计算而产生误差。

5）由于前几分钟溶液刚刚混合，溶液并未混合均匀，所测电导率存在偏差。

七、思考题

1）在本实验中，使用DDSJ-308型电导率议测量溶液的电导率，可以不进行电极常数的校正，为什么？

答：因为本实验中，计算值和值时所需的数据都是等时间间距下测量的电导率值的拟合直线斜率，它只与等时间间距下电导率的差值有关。不进行常数校正，在等时间间距下测量到的电导率数据都有着相同的系统误差，而不会改变不同时间下电导率数据的差值。所以本实验无需进行电极常数的校正。

3）为什么溶液浓度要足够小？

答：（1）溶液浓度越高，反应越快，则数据的测量不易把握，会影响测量数据的精确度；

（2）乙酸乙酯是易挥发物质，浓度高会加快挥发，使实验测量的数据不准确。（3）浓度大时反应可能变得复杂，不能这样简单讨论。

3）利用反应物、产物的某物理性质间接测量浓度进行动力学研究，应满足什么条件？

答：该物理性质需要满足以下条件：

（1）易于测量，并能用数值表示；

（2）该性质在一定环境条件下是稳定的；

（3）该物理性质和反应物、产物的浓度之间有一个明确的推导公式。

第二篇：乙酸乙酯皂化反应动力学研究

乙酸乙酯皂化反应动力学研究

吴堃 PB08206281

中国科学技术大材料与工程系

230026，金寨路96号，合肥

摘要化学动力学的研究是物理化学的重要组成部分。直接通过化学分析法测定反应的动力学常数往往是难以进行的，本实验采用测量电导率的方法，求出化学反应的速率常数和活化能，有着精确度较高，实验可行性比较好的特点。

关键词 皂化反应电导法阿仑尼乌斯公式

Study of Kinetics of Ethyl Acetates’ Saponification

Wu Kun

Department of material science and technology，University of Science And Technology China

230026，#96，JinzhaiRoad，Hefei

ABSTRACT An important part in Physical Chemistry is Kinetics in reactions. Usually, that’s an impossible job to determination Kinetics Constant by chemical analysis ways. We Measured

The Conductivity to know the K an the E, which is an Simpler and Accurate way.

KEY WORDS Saponification Conductivity Arrhenius

1前言

皂化反应(Saponification)是碱(通常为强碱）催化下的酯被水解，而生产出醇和羧酸盐，尤指油脂的水解。狭义的讲，皂化反应仅限于油脂与氢氧化钠或氢氧化钾混合，得到高级脂肪酸的钠/钾盐和甘油的反应。这个反应是制造肥皂流程中的一步，因此而得名。它的化学反应机制于1823年被法国科学家Eugène Chevreul发现。皂化反应除常见的油脂与氢氧化钠反应外，还有油脂与浓氨水的反应。

其实，进行化学反应动力学实验的关键是准确测得浓度随时间变化的关系。一般有两种方法：

1化学分析法。优点：原理直接，仪器便宜。缺点：分析法有延迟效应，数据准确性降低，对实验样品的破坏与消耗比较显著。

2电导法。优点：速度快，数据准确。缺点：需要专用仪器，且实验准确度受仪器实际情况的限制比较大，且只能测定导电的液体。

关于这两种方法的区别，下表做了阐述

本实验使用了电导法。

乙酸乙酯的皂化反应因为1:1的比例关系和比较容易得到的反应原料与反应条件，所以经常被用来研究。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。因此，在本实验使用电导法是可行的。

乙酸乙酯皂化反应方程式为：

 CH3COOC2H5＋Na＋＋OH－ ══ CH3COO－＋Na＋＋C2H5OH

根据乙酸乙酯皂化反应的原理，可以由公式算出k。