乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

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094 姓 名： 王鹏建 学 号 09402010439 指 导 教 师： 赵丹 王婷婷 日 期： 2011年05月23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

乙酸乙酯的皂化反应为二级反应：

CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH

在这个实验中，将CH3COOC2H5和NaOH采用相同的浓度，设a为起始浓度，同时设反应时间为t时，反应所生成的CH3COONa和C2H5OH的浓度为x，那么CH3COOC2H5和NaOH的浓度为（a－x），即

CH3COOC2H5+NaOH= CH3COONa+ C2H5OH

t=0时， a a 0 0 t=t时， a-x a-x x x t→∞时， 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的电导率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，故存在如下关系式： κ0=A1·a κ

∞

= A2·a κt=A1（a-x）+ A2x

由上三式得x=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)·a代入k=(1/ta)·[x/(a-x)]得 k=(1/ta)·[(κ0-κt)/( κ0-κ

∞

)]重排得：κt=（l/ka）·[(κ0-κt)/t]+ κ

∞

因此，以κt~（κ0-κt)/t作图为一直线，并从直线的斜率求出k；由两个不

同的温度下测得的速率常数k（T1)和k（T2)，按

Ea=ln[k（T2)/ k（T1)）]·R[T1 T2/( T2- T1)计算反应的活化能E。

三、仪器与药品

1.仪器：数字电导率仪、秒表、恒温水槽、叉形电导管3支、直试管1支、10ml胖肚移液管3根。

2.试剂：乙酸乙酯标准溶液（0.0200mol/dm-3）、NaOH标准溶液（0.0200mol/dm-3）。

四、实验步骤

1.调节恒温槽：调节恒温槽温度为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10mlNaOH标准溶液，加入洁净/干燥的叉型管中充分混匀，置于恒温槽中恒温5min。用数字电导率仪测定已恒温好的NaOH溶液的电导率κ0。

3.κt的测定：在另一支叉形管的直支管中加10mlCH3COOC2H5标准溶液，侧支管中加入10mlNaOH标准溶液。恒温5min后，混合两溶液，同时开启秒表，记录反应时间，并把电导电极插入直支管中。当反应进行到4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min时各测电导率一次，记录电导率κt及时间t。

4. 调节恒温槽温度为35℃，重复上述步骤测定其κ0和κt，但在测定κt时时按反应进行到4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min是测其电导率。

五、注意事项

1.由于CH3COOC2H5易挥发，故称量是应在称量瓶中准确称量并动作迅速。 2.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。

3.在κ0测定时，所用的蒸馏水最好先煮沸，以除去CO2；25℃和35℃的κt测定中，溶液须更换。

4.测κt时，叉形管中的NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液必须在叉形管中的侧、直支管间多次来回反复混合。

六、实验数据

1.25℃时.κ

0及κt测定：

实验温度：25℃ 气压：100.61kPa K0:1764µs∙cm-1

t/min Kt/µs∙cm-1) [K0-Kt/t]/( µs∙cm-1∙min-1) 6 9 12 15 20 25 30 35 1496.46 1418.06 1356.32 1301.44 1237.74 1188.74 1149.54 1117.20 44.59 38.43 33.97 30.84 26.31 23.01 20.48 18.48

40 1089.76 16.86

数据处理：t对

0tt作图,求出斜率m，并由m1求出速率常数kc0m=14.7833，k1=2/(mc0)=2/(14.7833*0.0212)mol·L-1·min=6.38L/(mol·min) 2. 35℃时.κ0及κt测定： 实验温度：35℃ 气压：100.61kPa K0：2067.8µs∙cm-1 t/min Kt/µs∙cm-1) [K0-Kt/t]/( µs∙cm-1∙min-1) 4 6 8 10 12 15 18 21 24 27 30 1696.38 1591.52 1522.92 1466.08 1420.02 1368.08 1326.92 1294.58 1267.14 1244.60 1225.98 92.55 79.38 68.11 60.172 53.98 46.65 41.16 36.82 33.36 30.49 28.06

数据处理：t对

0tt作图,求出斜率m，并由m1求出速率常数 kc0m=7.21991，k1=2/(mc0)=2/(7.21991*0.0212)mol·L-1·min=13.07L/(mol·min)

2．计算反应的表观活化能： ∵k1/k2=m2/m1

∴ln(k2/k1)=Ea/R·(1/T1-1/T2) ln(m1/m2)=Ea/R·(1/T1-1/T2) ∴Ea=Rln(m1/m2)·[T1T2/(T2-T1)]

=8.314×ln（14.7833÷7.21991）×[308.2×298.2÷(308.2－298.2)]J/mol =54.7kJ/mol