1、電導法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù),物理化學實驗,實驗目的,用電導法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)，了解反應活化能的測定方法 了解二級反應的特點，學會用圖解計算法求取二級反應的速率常數(shù)及其活化能 熟悉電導測量方法和電導率儀的使用。,乙酸乙酯皂化反應是一個二級反應： CH3COOC2H5 + Na+ OH- CH3COO- +Na+ C2H5OH 在反應過程中，各物質(zhì)的濃度隨時間而改變。某一時刻的OH-離子濃度，可以用標準酸進行滴定求得，也可以通過測量溶液的某些物理性質(zhì)而求出。以電導儀測定溶液的電導值 G 隨時間的變化關系，可以監(jiān)測反應的進程，進而可求算反應的速率常數(shù)。,實驗原理,二級反應的速率與

2、反應物的濃度有關。為了處理方便起見，在設計實驗時將反應物 CH3COOC2H5 和 NaOH 采用相同的濃度 c 作為起始濃度。當反應時間為 t 時，反應所生成的CH3COO- 和C2H5OH的濃度為 x ，那么CH3COOC2H5 和 NaOH的濃度則為 (c-x) 。設逆反應可以忽略，則應有,實驗原理,實驗原理,二級反應的速率方程可表示為,積分得,故只要測出反應進程中 t 時的 x 值，再將 c 代入，就可以算出反應速率常數(shù) k 值。,(1),(2),實驗原理,由于反應是在稀的水溶液中進行的，故可假定CH3COONa全部電離。溶液中參與導電的離子有Na+、OH-和CH3COO-等，而Na+

3、在反應前后濃度不變， OH-的遷移率比CH3COO-的遷移率大得多。隨著反應時間的增加， OH-不斷減少，而CH3COO-不斷增加，所以體系電導值不斷下降。在一定范圍內(nèi)，可以認為體系電導值的減少量和CH3COONa的濃度 x 的增加量成正比，即,實驗原理,式中G0和Gt 分別為起始和 t 時的電導值， 為反應終了時的 電導值， 為比例常數(shù)。將（3）、（4）式代入式（2）得：,（3） （4）,實驗原理,從直線方程式（5）可知，只要測定出G0、 以及一組Gt 值后，利用 對 t 作圖，應得一直線，由斜率即可求得反應速率常數(shù) k 值，k 的單位為min-1mol -1 dm3。,整理成,（5）,實驗

4、原理,電導率儀 一套 恒溫水浴 一套 叉形電導池 2只 移液管（10mL） 2支 燒杯（50 ml） 一只 容量瓶（100 mL） 1個 稱量瓶（25mm23mm） 一只 停表 一只 乙酸乙酯（分析純） 氫氧化鈉（0.0200 mol/L） CH3COONa (分析純),儀器和試劑,恒溫槽,叉形電導池,電導率儀,1、恒溫槽調(diào)節(jié)及溶液的配制 開啟恒溫水浴，調(diào)節(jié)恒溫槽溫度到適宜溫度。 配制0.0200 mol/L的乙酸乙酯溶液100mL。 分別取10mL蒸餾水和10mL 0.0200 mol/L NaOH的溶液，加到潔凈、干燥的叉形電導池中充分混合均勻，置于恒溫槽中恒溫10min。,實驗步驟,2、

5、 G0、G 的測定 用電導率測定上述已恒溫的溶液的電導值G0。 實驗測定中，不可能等到t，且反應也并不完全不可逆，所以通常以0.0100 mol/L的CH3COONa溶液的電導值作為G，測量方法同G0。必須注意，每次更換電導池中的溶液時，都要先用電導水淋洗電極和電導池，接著再用被測溶液淋洗2到3次。,3、 Gt的測定,在另一支叉形電導池直支管中加入0.0200 mol/L的乙酸乙酯溶液10mL，側支管中加入0.0200 mol/L的NaOH溶液10mL，并把洗凈的電導電極插入直支管中。在恒溫情況下，混合兩溶液，同時開啟停表，記錄反應時間，并在恒溫槽中將叉形電導池中溶液混合均勻并立即測其電導值，

6、每隔2 min測一次，直到電導數(shù)值變化不大時（一般45min到60min）。,如果實驗時間允許，可按上述操作步驟和計算方法，測定另一溫度下的反應速率常數(shù) k 值，用阿侖尼烏斯 （Arrhenius）公式，計算反應活化能。,（6）,式中 k1、k2 分別為溫度T1、T2 時測得的反應速率常數(shù)，R 為氣體常數(shù)，E 為反應的活化能。,4、反應活化能的測量,數(shù)據(jù)處理,一、根據(jù)測定數(shù)據(jù)，以 對t作圖，應得一直線，由斜率即可求出反應速率常數(shù)k值。 二、由不同溫度所求得的k1、k2，求出反應活化能E。,實驗注意事項,1.電導率儀要進行溫度補償及常數(shù)校正； 2.實驗用的蒸餾水須事先煮沸，待冷卻后使用，以免溶有

7、的CO2致使溶液濃度發(fā)生變化。 3.反應液在恒溫時都要用橡膠塞子蓋好。 4.嚴格控制恒溫的溫度，因為反應過程溫度對反應速率常數(shù)影響很大。 5.測定G0時，溶液均需臨時配制。,6. 所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液濃度必須相等，否則反應速率常數(shù)計算公式將發(fā)生變化。 7.為使NaOH溶液與CH3COOC2H5溶液確?；旌暇鶆?，需使該兩溶液在叉形管中多次來回往復。 8. 每次更換電導池中的溶液時，都要先用電導水淋洗電極和電導池，接著再用被測溶液淋洗2到3次。不可用紙拭擦電導電極上的鉑黑。,討論,乙酸乙酯皂化反應系吸熱反應，混合后體系溫度降低，所以在混合后的起始幾分鐘內(nèi)所測溶液的電導偏低，因此最好在反應后開始，否則，由 對t作圖得到的是一拋物線，而不是直線。,1.為什么本實驗要在恒溫下進行？而且氫氧化鈉與乙酸乙酯溶液混合前要預先恒溫？ 2.各溶液在恒溫和操作過程中為什么要蓋好？ 3.如何從實驗結果驗證乙酸乙酯皂化反應為二級反應？ 4.如果氫氧化鈉和乙酸乙酯起始濃度不相等，則應怎樣計算值？如果