1、乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）了解二級反應(yīng)的特點(diǎn)。2） 用電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)。3） 由不同溫度下的速率常數(shù)求反應(yīng)的活化能。二、實(shí)驗(yàn)原理乙酸乙酯在堿性水溶液中的消解反應(yīng)即皂化反應(yīng)，其反應(yīng)式為：CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH反應(yīng)式是二級反應(yīng)，反應(yīng)速率與CH3COOC2H5及NaOH的濃度成正比。用 a,b 分別表示乙酸乙酯和氫氧化鈉的初始濃度， x 表示在時(shí)間間隔 t 內(nèi)反應(yīng)了的乙酸乙酯或氫氧化鈉的濃度。反應(yīng)速率為：dxdt=k(a-x)(b-x) k 為反應(yīng)速率常數(shù)，當(dāng) a=b 時(shí)，上式為：dxdt=k(a-x)2反應(yīng)開始時(shí) t0 ，反應(yīng)物

2、的濃度為 a ，積分上式得： k1taxa-x在一定溫度下，由實(shí)驗(yàn)測得不同 t 時(shí)的 x 值，由上式可計(jì)算出 k 值。改變實(shí)驗(yàn)溫度，求得不同溫度下的 k 值，根據(jù)Arrhenius方程的不定積分式有： lnk=-EaRT+c 以 lnk 對1T作圖，得一條直線，從直線斜率可求得 Ea。若求得熱力學(xué)溫度T1 , T2時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)k1 , k2,也可由Arrhenius方程的定積分式變化為下式求得 Ea值： Ea=(Rlnk1k2)(1T2-1T1) 本實(shí)驗(yàn)通過測量溶液的電導(dǎo)率 代替測量生成物濃度 x（或反應(yīng)物濃度）。乙酸乙酯、乙醇是非電解質(zhì)。在稀溶液中，非電解質(zhì)電導(dǎo)率與濃度成正比，溶液的電導(dǎo)

3、率是各離子電導(dǎo)之和。反應(yīng)前后 Na+離子濃度不變，整個(gè)反應(yīng)過程電導(dǎo)率的變化取決于 OH-與 CH3COO-濃度的變化，溶液中 OH-的導(dǎo)電能力約為 CH3COO-的五倍，隨著反應(yīng)的進(jìn)行， OH-濃度降低， CH3COO-的嘗試升高，溶液導(dǎo)電能力明顯下降。一定溫度下，在稀溶液中反應(yīng)，0,t,為溶液在 t=0,t=t,t= 時(shí)的電導(dǎo)率，A1，A2分別是與NaOH、CH3COONa 電導(dǎo)率有關(guān)的比例常數(shù)，于是：t=0 ，0=A1a ;t=t ，t=A1a-x+A2x ;t= ，=A2a ;由此得0-t=(A1-A2)x即x=(0-t)/(A1-A2)t-=(A1-A2)(a-x)即(a-x)=(t-

4、)/(A1-A2)而 k1tax(a-x)即0-tt-kat 上式變形為： t0-tkat+以t對0-tt作圖為一直線，斜率為1ka，由此可求出 k 。三、 儀器和試劑恒溫槽、電導(dǎo)率儀、電導(dǎo)電極、叉形電導(dǎo)池、秒表、堿式滴定管、10ml、25m移液管、100mL，50ml容量瓶、乙酸乙酯（A.R.）、氫氧化鈉溶液（0.04mol·dm-3）四、 實(shí)驗(yàn)步驟1.準(zhǔn)備溶液：1） 打開恒溫槽，設(shè)置溫度為25。將叉形電導(dǎo)池洗凈、烘干。同時(shí)清洗兩個(gè)100ml、一個(gè)50ml的容量瓶；2） 在100ml容量瓶中加入小許水，然后使用分析天平稱量加入乙酸乙酯0,1771g，定容待用。3） 經(jīng)過計(jì)算，定容后

5、的乙酸乙酯的濃度為0.02010mol·L-1，配置同濃度的NaOH所需0.04000 mol·L-1的NaOH體積為50.25ml，用堿式滴定管量取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測量：1）取一部分稀釋的NaOH于潔凈干燥的叉形管直管中，將用稀釋的NaOH潤洗后的電導(dǎo)電極放入叉形管直管中，在恒溫槽中恒溫10min，讀取此時(shí)電導(dǎo)率。保留叉形管中溶液，用于35測量k0。3.kt的測量：1）用移液管取乙酸乙酯和同濃度的NaOH各10ml分別加入到叉形管的直管和側(cè)管中，將電導(dǎo)電

6、極插入直管中，恒溫10min。2） 將兩種溶液混合，同時(shí)開啟秒表計(jì)時(shí)，3min后讀取溶液的電導(dǎo)率，以后每3min中讀取一次，測量持續(xù)30min。4.測量35的電導(dǎo)率：1）將恒溫槽溫度設(shè)置為35。2）將保存的稀釋的NaOH放在恒溫槽中恒溫10min測量k0。3）重復(fù)上述測量kt的方法測量35下的kt。4)清洗玻璃儀器，電導(dǎo)電極用去離子水清洗，浸入去離子水中保存。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)中記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：稱取乙酸乙酯的質(zhì)量是m=0.1771g，乙酸乙酯的濃度為a=mM乙酸乙酯V=0.1771/88.110.1mol·L-1=0.02010mol·L-1配制同配置同濃度的Na

7、OH所需0.04000 mol·L-1的NaOH體積為：VNaOH=mM乙酸乙酯cNaOH=0.1771g88.11g·mol-10.0400mol·l-1=0.05025 l=50.25ml實(shí)驗(yàn)記錄電導(dǎo)率數(shù)值如下：溫度2535K0/µs17781695參數(shù)時(shí)間/s 電導(dǎo)率/µs(k0-kt)t電導(dǎo)率/µs(k0-kt)t3162252.00141892.336 145953.17 125773.009136446.00114960.6712128540.08107351.8315 122337.00101745.2018116733

8、.9497639.9421112131.2994035.9524108428.9291232.6327104927.0088829.8930101925.3086927.53分別做25、35下以t對t作圖得到如下圖像：從圖像上可以看出來t與t呈現(xiàn)反相關(guān)，符合t=k0akt+1的基本趨勢，故接下來做25、35下以t對0-tt的圖像，并進(jìn)行直線擬合，圖像如下：25 t - 0-tt圖像35下t - 0-tt圖像可見t、0-tt呈現(xiàn)線性關(guān)系。并且：1k1a=18.631，1k2a=8.490 。故可以求得1=2.6703L·mol-1·min-1，2=5.8599L·m

9、ol-1·min-1由Arrhenius方程的定積分式得: Ea=Rlnk1k2(1T2-1T1） =8.314×ln2.67035.8599(135+273.15-125+273.15)×11000kJ/mol=60.04kJ/mol六、數(shù)據(jù)誤差分析常溫下乙酸乙酯皂化反應(yīng)的活化能 Ea=47.3kJ/mol.與實(shí)際測算得 Ea相差較大。經(jīng)分析可能由以下幾個(gè)因素造成：1） 反應(yīng)液在恒溫時(shí)沒有用橡膠塞子蓋好，雖然溶液很稀，但是還是有部分乙酸乙酯揮發(fā)。2） 在恒溫的過程中，由于恒溫箱在攪拌，可能有水濺入到叉形電導(dǎo)池中。3）混合過程慢，混合不均勻影響反應(yīng)速率導(dǎo)致誤差；4

10、）NaOH溶液濃度并不是精確等于0.04000 mol·L-1，配制溶液的濃度并不是完全相等而導(dǎo)致反應(yīng)速率常數(shù)計(jì)算公式變化，但仍按原公式計(jì)算而產(chǎn)生誤差。5）由于前幾分鐘溶液剛剛混合，溶液并未混合均勻，所測電導(dǎo)率存在偏差。七、思考題1）在本實(shí)驗(yàn)中，使用DDSJ-308型電導(dǎo)率議測量溶液的電導(dǎo)率，可以不進(jìn)行電極常數(shù)的校正，為什么？答：因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中，計(jì)算k值和Ea值時(shí)所需的數(shù)據(jù)都是等時(shí)間間距下測量的電導(dǎo)率值的擬合直線斜率，它只與等時(shí)間間距下電導(dǎo)率的差值有關(guān)。不進(jìn)行常數(shù)校正，在等時(shí)間間距下測量到的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)都有著相同的系統(tǒng)誤差，而不會(huì)改變不同時(shí)間下電導(dǎo)率數(shù)據(jù)的差值。所以本實(shí)驗(yàn)無需進(jìn)行電極常數(shù)的校正。3） 為什么溶液濃度要足夠小？答：（1）溶液濃度越高，反應(yīng)越快，則數(shù)據(jù)的測量不易把握，會(huì)影響測量數(shù)據(jù)的精確度；（2）乙酸乙酯是易揮發(fā)物質(zhì)，濃度高會(huì)加