实验十 二级反应乙酸乙酯皂化反应

实验十 二级反应乙酸乙酯皂化反应

实验十 二级反应乙酸乙酯皂化反应

一、实验目的

1.了解二级反应的特点。

2.掌握电导率法测定反应速率常数和活化能。 二、实验原理

乙酸乙酯与碱的反应称为皂化反应，它是一个典型的二级反应。其反应式为：

CH3COOC2H5 NaOH CH3COONa C2H5OH

当两种反应物初始浓度相同时

t 0，

C0 C0 0 0

t t

， C0 x C0 x x x ， 0 0 C0 C0

t

设：两种反应物的起始浓度均为C0，在时间t时生成物的浓度为x，则反应速率方程为：

dxdt

k(C0 x)

2

(1)

式中：k为速率常数；t为时间。 将(1)式积分得：

k

xC0(C0 x)

xtC0(C0 x)

(2)

若以对t作图，可得一直线，由直线的斜率可求速率常数k。但由

于难以测定t时刻的x值，故本实验采用电导率法测定皂化反应过程中的电导率。由电导率随时间的变化规律来代替浓度的变化。这主要是因为，随着皂化反应的进行，溶液中电导能力强的OH－离子逐渐被导电能力弱的Ac－离子所取代。使溶液的电导率逐渐减小，溶液中CH3COOC2H5和C2H5OH的导电能力都很小，可以忽略不计。因此，溶液电导率的变化是和反应物浓度变化相对应的。

在电解质稀溶液中，可近似认为电导率 与浓度C有如下的正比关系，并且溶液的电导率等于各电解质离子电导之和

mC

上式中 m为摩尔电导率， m在恒定温度的稀溶液中，可近似看作为一常数，于是可写成 fC：

设：t 0， 溶液的电导率 0 t t， 溶液的电导率 t

实验十 二级反应乙酸乙酯皂化反应

t ， 溶液的电导率 有： 0 fOH C0, fAC C0

T fOH (C0 x) fAC x

0 t (fOH fAC )x

(3)

t (fOH fAC)(C0 x) (4)

将(3)和(4)代入方式(2)得： k

1

tC0 t 1kC0t

0 t

(5)

t

( 0 t)

t

( 0 t)

(6)

1kC0

以 t对

k

作图可得一直线，其斜率为，由此可得出反应速率常数

。 由于ln

k2k1

E R(1T2

1T1

)

(7)

可测出两种温度T1,T2的k1和k2值，由(7)式计算出Eα。 三、仪器和药品

恒温槽一套；电导仪一台；电导电极一支；

微量进液器一支；乙酸乙酯；0.01mol·dm-3NaOH溶液。 四、实验步骤

1.调节恒温槽水温为25℃(±1℃)。 2.测定初始电导率 0。

由于乙酸乙酯的电导率可以忽略不计，故反应开始时，体系的电导率为NaOH的电导率，测定NaOH溶液的电导率作为 0。本实验要求NaOH和乙酸乙酯进行等摩尔反应，乙酸乙酯的量为0.04ml，根据下式计算出NaOH的体积

V碱

酯V碱 1000

M酯C碱

(ml)

式中：

酯

—室温下乙酸乙酯的密度 [g·cm-3]

V碱—乙酸乙酯的体积 [ml]

M酯—乙酸乙酯的摩尔质量 [g·mol-1] C碱—NaOH溶液的摩尔浓度 [mol·dm-3]

取NaOH溶液V碱ml加入电导瓶中，放进恒温槽恒温，并插入电极，测定其电导率，待读数稳定后可视为 0值。

实验十 二级反应乙酸乙酯皂化反应

3.测定 t

用微量进液器取乙酸乙酯0.04ml，迅速加入到电导瓶中，记时并摇动，每隔2min读一次电导率值，20分钟后结束。

4.调节恒温槽温度为35℃(±1℃)，用同样方法测定另一组皂化反应数据。 五、数据记录与处理

1.以 t对t作图，将曲线外推至t 0，求 0。 2.以 0对( 0－ t)/t作图，求k值。

3.以不同反应温度的值代入公式(7)计算反应活化能。

六、思考题

1.本实验为何可用测定反应液的电导率变化来代替浓度变化？有什么条件？

2.被测溶液的电导率是哪些离子的贡献，反应过程中电导率为何发生变化？ 3.如果两种反应物的初始浓度不相等，应如何计算k值？ 4.外推 0，与实测 0是否相同？