乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
工程学院物理化学实验报告—
实验名称乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
一、实验目的
1.了解用电导法测立乙酸乙酯皂化反应速率常数和活化能：
2.了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数；
3.掌握电导率仪的使用方法。
二、实验原理
1.二级反应动力学方程
A 4? 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) (2.9.1)
定积分得：kt=x/a(a-x) (2.9.2)
以x/(a-x)对t作图，若所得为一直线，证明是二级反应，由斜率即可求出反应速率常数k值如果知道不同温度下的速率常数k(T】)和k(T2),按阿仑尼乌斯方程计算岀该反应的活化能Ea?Ea=ln( k(T2)/k(TJ) xRTi T2/ (T2-T J)(2.93)
2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：
CH3COOC2H5+NaOH T CH3COONa+ C2H5OH
t=0a a00
t=t a-x a-x X X
(Toe00a a
iq)=Ara K QO=A2 * a K l=Ai(a-x)+A2x
由上三式得：x=(Ku-K()a/ (KO-K?)>代入式(2.9.2),得
K=(KO-Kl) /ta(Ki-Kx) (2.9.4)
重新排列得：Z N KO-K O/kat g (2.9.5)
因此，以z对(KO-K.) /t作图为一直线即为二级反应，由斜率即可求岀反应速率常数k值: 由两个不同温度下测得的速率常数k(「)和k(T2),按式(2.93)计算出该反应的活化能Ea.
三、仪器和试剂
1.仪器：数字电导率仪1台，恒温水槽1套，叉形电导管2只，移液管（10ml,胖肚）3根;
2.药品：乙酸乙酯标准溶液（0.0212 mol-dnr3）, NaOH标准溶液（0.0212 mol dml。
四、实验步
1.调节恒温槽
调肖温度为25°C,同时电导率仪提前打开预热。
2.Ko的测定
分别取10ml蒸餾水和10ml NaOH标准溶液，加到洁净干燥的叉形管中充分混匀，然后将其置于
25°C恒温槽中，恒温5min,并接上电导率仪，测其电导率值心。
3.z的测定
在另一支叉形管的直支管中加10ml CH3COOC2H5标准溶液，侧支管中加10ml NaOH标准溶液，放入25°C恒温5min后，将其混合均匀并立即记时，同时用该溶液冲洗电极三次，开始测
量其电导率值（由于反应为吸热反应，开始时会有所降低，因此一般从第6min开始读数）当反
应进彳亍6min, 9min, 12min, 15min, 20min, 25min, 30min, 35min, 40min时各测电导率一次,记录电
导率M及时间t。
反应结束后，倾去反应液，洗净电导池及电极，将钳黑电极浸入蒸慵水中。
4.调节恒温槽温度为35°C,重复上述步骤测左其心和M ,但在测圮时是按照进行4min, 6min, 8min.
10min, 12min, 15min> 18min, 21 min, 24 min, 27min, 30min 时测其电导率。
五、数据记录与处理
室温：24.9C 大气压力：100.46 kPa
初始浓度:C CH3COOC2H5=0.0212 mol? dm' C Naon=0.0212mol dnr3
,
1900「Array
V = A * B * X
Parameter Ualue Error
A 707.26269 10.24174
B 11.35008 0?16709
V = A + B * X
Parameter Ualue Error
A 933.52215 8.26009
B 5.95047 0.07728
???由两幅图中易得25°C时直线斜率ki=l 1.35008, 35°C时直线斜率k2=5.95047,
则k(Ti)=l/( kiXCCH1COOC2H5 )=1-H11.35008x0.0212)=4.16；
k(T2)= 1^(5.95047x0.0212)=7.93
???根据式(2.93), Ea=ln( k(T2)/ k(Ti)) xR h T2/ (T2-T I)得：
Ea=ln(7.93^4.16) x8.314 x298.15 x30& 15X0=49.28 kJ/moI
六、注意事项
⑴乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。
(2)由于乙酸乙酯易挥发，故称量时应在称量瓶中准确称取，并需动作迅速。
(3)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。
(4)在测左心时，所用的蒸馆水最好先煮沸，以除去二氧化碳：25°C和35°C的KO测左中，溶液须更
换。
七、结果与讨论
1、实验所测得的乙酸乙酯皂化反应在25°C和35C时的速率常数分别为：
K (298. 15)=4. 16 (mol*m-3)】*S '
K (308. 15)=4. 16 (mol*m-3) *S
该反应的活化能为Ea=49.28 kJ/mol
2.误差分析
在该实验过程中，存在仪器本身的误差，也存在移液过程中造成的误差，同时还存在数据处理方面产生的误差。误差具体来源可能有：
(1)、没有严格按照实验步骤进行。
(2)、电导池未清洗干净。
(3)、移液过程中，液体与移液管的刻度线不水平。
八、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：a、因为反应速率与温度有关，温度每升髙10a C,反应速率约增加2?4倍。同时电导值也与温度有关，所以实验过程中须恒温。
b、NaOH和CH3COOC2H5溶液混合前要预先恒温，以确保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，试问应怎么汁算？
答：需按k=一1一In伙二2计算k值。式中x= ?7 a (a为两溶液中浓度较低的l(a-b) a(b - x) K0-K
W 一个溶液的浓度)。X的表达式推导如下：
设NaOH的起始浓度为a, CH3COOC2H5起始浓度为b,且a NaOH+CH3COOC2H5 ——> CHsCOONa+CHOH t=0Q b00 t=t a—x b—x X X t = 80b—a a a 又因为强电解质稀溶液的电导率与其浓度成正比，故有： K o=Ai a：K 8=A2 a；K i=Ai(a—X)+A? X A H A2是与温度、溶剂、电解质NaOH及CHjCOONa的性质有关的比例常数。 K o _ J 联立上述三个式子, 可得岀：x= K’_K 3、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液为浓度，能否用此法求k值？为什么？ 答：不能。因为在推导时，前提条件是强电解质的稀溶液，只有溶液浓度足够稀时，才能保证浓度与电导有正比关系。一般NaOH和CH3COOC2H5溶液的浓度为0.0200 mol-dm 3为宜，若浓度过低，则因电导变化太小，测量误差大。