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    

      学          院：        化学工程学院       

专          业：       化学工程与工艺      

班          级：          化工09-1        

姓          名：                            

学          号:                             

指  导  教  师：        胡敏杰  陈斌      

      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

-dc_A/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       κ_t= A₁*（a-x）+ A₂*x

有三式得：x=[(κ₀-κ_t)/(κ₀-κ_∞)]*a，将其代入①中

得            k=[(κ₀-κ_t)/(κ₀-κ_∞)ta]

重新排列得：    κ_t =(κ₀-κ_t)/kta+κ_∞

     因此，以κ_t ~(κ₀-κ_t)/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、κ_t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κ_t及时间t。

    4、调节恒温槽温度35℃，重复上述步骤测定其κ₀和κ_t，但在测定κ_t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。

 

第二篇：乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强，反之越小。

一、预习提问

1.为什么可用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数？

2.二级反应有什么特点？

3.怎样使用DDS-307型电导率仪？

4.各代表什么？如何测定？

二、实验目的及要求

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-307 型数字电导率仪和控温仪使用方法。

三、实验原理

1.二级反应的动力学方程

t=0      a    a

t=t      a-x   a-x   

          （1）

定积分得：                     （2）

以作图若所得为直线，证明是二级反应，并从直线的斜率求出。

如果知道不同温度下的速率常数，按阿仑尼乌斯方程计算出该反应的活化能。

                    （3）

2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：

 

t=0          a             a             0           0

t=t          a-x           a-x            x           x

t=∞         0             0             a           a

反应前后对电导率的影响不大，可忽略。故反应前只考虑的电导率，反应后只考虑的电导率。对稀溶液而言，强电解质的电导率与其浓度成正比，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。

故存在如下关系式：

                     

由上三式得：，代入（2）式得

重新排列得：

因此，以作图为一直线即为二级反应，并从直线的斜率求出。

四、仪器与药品

DDS-307型数字电导率仪（附铂黑电极）1台，恒温水槽1套，停表1只，

叉形电导管2只，直试管1只，移液管（10ml,胖肚）2根，吸液管（5ml 1根，10ml 2根），

烧杯（50ml）1只,容量瓶(100ml)2个，称量瓶（25mmΧ23mm）1只。

乙酸乙酯（分析纯），氢氧化钠（教师预先配制的大浓度0.2mol/l）

五、实验步骤

1.恒温槽调节及溶液的配制

调节恒温槽温度为298.2K(25℃)。同时电导率仪提前打开预热。

先用称量法配制乙酸乙酯溶液100ml，浓度在0.02mol/l左右。

再据所配乙酸乙酯溶液的浓度，配同等浓度的氢氧化钠溶液（由所给大浓度稀释即可）。

2.的测定

分别取10ml蒸馏水和10ml所配溶液，加到洁净、干燥的叉形管中充分混匀，置于恒温槽中恒温5min。用DDS-307型数字电导率仪测定已恒温好的溶液的电导率。

3.的测定

在另一只叉形管的直支管中加10ml溶液，侧支管中加10ml溶液。恒温后，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间，并把电导电极插入直支管中。当反应进行6min,9min,12min,15min,,20min,25min,30min,35min,40min时各测电导率一次，记录电导率及时间t。

4.调节恒温槽温度为308.2K(35℃)，重复上述步骤测定其和，但在测定时是按反应进行4min,6min,8min,10min,,12min,15min,18min,21min,24min，27min,30min时测其电导率。

六、结果要求

1. ～作图应为一线性较好的直线。

2. 25℃（24.3℃ ）时乙酸乙酯皂化反应速率常数的标准值（摘自I.C.T  Vol Ⅶ p.129）为：

其平均活化能为11 kcal.mol^-1(摘自“化学便览”基础篇（修订二版）p.1075)。

实验要求k为6±1 (mol/l)^-1.min^-1，E为11±3 kcal.mol^-1。

七、影响结果的一些因素

1.乙酸乙酯皂化反应系吸热反应，混合后体系温度降低，故在混合后的开始几分钟内所测溶液电导偏低。因此最好在反应6分钟后开始测定，否则所得结果呈抛物线形。

2.如NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液浓度不等，而所得结果仍用两者浓度相等的公式计算，则作图所得直线也将缺乏线性。

3.温度对速率常数影响较大，需在恒温条件下测定。在水浴温度达到所要的温度后，不急于马上进行测定，须待欲测体系恒温10分钟，否则会因起始时温度的不恒定而使电导偏低或偏高，以致所得直线线性不佳。

4. 测定时，所用的蒸馏水最好先煮沸，否则蒸馏水溶有CO₂，降低了NaOH的浓度，而使偏低。

5.测35℃的时，如仍用25℃的溶液而不调换，由于放置时间过长，溶液会吸收空气中的CO₂，而降低NaOH的浓度，使偏低，结果导致k值偏低。

八、实验数据及处理

             

恒温温度：25℃    （微西门子每厘米）

恒温温度：35℃   

分别以25℃、35℃所测结果作～图的二条直线

25℃直线斜率：，

35℃直线斜率：，

九、思考题

1.为何本实验要在恒温条件下进行，而且NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液混合前还要预先恒温？

答：因反应速度与温度有关，温度每升高10℃，反应速度约增加2~4倍，同时电导率也与温度有关，所以实验过程中须恒温。且NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液混合前要预先恒温，以保证反应在实验温度下进行。

2.如果NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液的起始浓度不相等，试问应怎样计算？

答：要按，

式中（a为两溶液中浓度较低的一个溶液浓度）

以～t作图，可得到和的值，解出不同t时的x值，然后，就可求出k。

3.如果NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液为浓溶液，能否用此法求值？为什么？

答：不能。因为只有对稀溶液，强电解质的电导率与其浓度成正比，才会推倒得到

～作图为一直线，进而求得值。

十、实验注意事项：

1.用书中的公式计算速率常数（）时，要求所用的NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液两者的浓度要相同。

2.由于CH₃COOC₂H₅易挥发，故称量时应在称量瓶中准确称取，并需动作迅速。

3. 由于CH₃COOC₂H₅在稀溶液中能缓慢水解，会影响CH₃COOC₂H₅的浓度，且水解产物CH₃COOH又会消耗NaOH。所以CH₃COOC₂H₅水溶液应在使用时临时配制。

4.在测定时，所用的蒸馏水最好先煮沸，以除去CO₂；25℃和35℃的测定中，溶液须更换。

5.测时，叉型管中的NaOH溶液和CH₃COOC₂H₅溶液必须在叉型管中的侧、直支管间多次来回反复混合，以确保混合均匀。

6.注意不可用纸擦电导电极上的铂黑。