實驗報告 __ 乙酸乙酯皂化反應 _( 超全思考題) )

　聊城大學 化學化工學院 聶虎 洋洋

　乙酸乙酯皂化反應速度常相數的測定 一、實驗目的

　1(通過電導法測定乙酸乙酯皂化反應速度常數。

　2(求反應的活化能。

　3(進一步理解二級反應的特點。

　4(掌握電導儀的使用方法。

　二、基本原理

　乙酸乙酯的皂化反應是一個典型的二級反應:

　,, CHCOOCHOHCHCOOCHOH，,,,，325325 設在時間時生成濃度為，則該反應的動力學方程式為 xt dx (8-1) ,,,,kaxbx()()dt b 式中，，分別為乙酸乙酯和堿的起始濃度，k 為反應速率常數，若 a=b,則(8-1)式變 a 為

　dx2 (8-2) ,,kax()dt 1xk,，積分上式得: (8-3) taax(), 由實驗測的不同 t 時的 x 值，則可根據式(8-3)計算出不同 t 時的 k 值。如果 k值為常數， x 就可證明反應是二級的。通常是作對 t 圖，如果所的是直線，也可證明反應是二級()ax, 反應，并可從直線的斜率求出 k 值。

　不同時間下生成物的濃度可用化學分析法測定，也可用物理化學分析法測定。本實驗用電導法測定 x 值，測定的根據是:

　,,OHCHCOO(1) 溶液中離子的電導率比離子(即)的電導率要大很多。因此，3 ,OH 隨著反應的進行，離子的濃度不斷降低，溶液的電導率就隨著下降。

　(2) 在稀溶液中，每種強電解質的電導率與其濃度成正比，而且溶液的總電導率 聊城大學 化學化工學院 聶虎 洋洋

　就等于組成溶液的電解質的電導率之和。

　NaAc 依據上述兩點，對乙酸乙酯皂化反應來說，反映物和生成物只有 NaOH 和是強電解質，乙酸乙酯和乙醇不具有明顯的導電性，它們的濃度變化不至于影響電導率的數值。如果是在稀溶液下進行反應，則

　,,Aa01 ,,Aa,2 ,,,，AaxAx()t12 NaAcNaOH 式中:，是與溫度、溶劑、電解質和的性質有關的比例常數;AA12 ，分別為反應開始和終了是溶液的總電導率;為時間 t 時溶液的總電導率。由此三,,,0,t 式可以得到:

　,,,0t (8-4) xa(),,,,,0 NaOH 若乙酸乙酯與的起始濃度相等，將(8-4)式代入(8-3)式得:

　,,,10tk,， (8-5) ta,,,,t 由上式變換為:

　,,,0t (8-6) ,，,,,tkat ,,,0t 作圖，由直線的斜率可求 k 值，即 ~,tt

　11， k,m,maka 由(8-3)式可知，本反應的半衰期為:

　1 (8-7) t,1/2ka t 可見，兩反應物起始濃度相同的二級反應，其半衰期與起始濃度成反比，由(8-7)1/2 t 式可知，此處亦即作圖所得直線之斜率。

　1/2 k 若由實驗求得兩個不同溫度下的速度常數，則可利用公式(8-8)計算出反應的活化 E 能。

　a 聊城大學 化學化工學院 聶虎 洋洋

　,,Ek11a2 (8-8) ln,,,,kRTT112,, 三、儀器和試劑

　mL 恒溫槽 1 套; 移液管(20)2 支;

　mL 電導儀 1 套; 比色管(50)2 支;

　,1mL 錐形瓶(250)2 只; molLNaOH,0.02 溶液;

　,10.02 溶液; molLCHCOOCH,停表 1 塊; 325 ,1mL 燒杯(250)1 只; molLNaOH,0.01 溶液;

　,1 溶液。

　0.01molLCHCOONa,mL 容量瓶(100)2 只; 3 四、操作步驟

　,1NaOHmolL,1(準確配制 0.02 的溶液和溶液。調節恒溫槽溫度至 CHCOOCH325 ,1NaOHmolL,25?，調試好電導儀。將電導池(如圖 8-1)及 0.02 的溶液和CHCOOCH325 溶液浸入恒溫槽中恒溫待用。

　,1NaOHmolL,2(分別取適量 0.01 的溶液和溶液注入干燥的比色管中，CHCOONa3 插入電極，溶液面必須浸沒鉑黑電極，置于恒溫槽中恒溫 15 分鐘，待其恒溫后測其電導，分別為和值，記下數據。

　GG0,

　,1,1mLmLNaOHmolL,molL,3(取 200.02 的溶液和 200.02 的溶液，CHCOOCH325 分別注入雙叉管的兩個叉管中(注意勿使二溶液混合)，插入電極并置于恒溫槽中恒溫 10 分鐘。然后搖動雙叉管，使兩種溶液均勻混合并導入裝有電極一側的叉管之中，同時開動停表，作為反應的起始時間。從計時開始，在第 5、10、15、20、25、30、40、50、60 分鐘各測一次電導值。

　4(在 30?下按上述三步驟進行實驗。

　五、數據記錄和處理

　將測得數據記錄于下表:

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　 室溫:18.6? 大氣壓:721.5 =0.01

　 =0.02

　25? 30?

　 44 單位:×10 單位:×10 0 / / 0 0.189 / 5 0.161 -0.017 5 0.160 -0.020 10 0.154 -0.0082 10 0.156 -0.008 15 0.145 -0.00387 15 0.151 -0.0043 20 0.134 -0.00212 20 0.144 -0.0031 25 0.128 -0.00188 25 0.135 -0.0019 30 0.127 -0.0014 30 0.130 -0.00159 40 0.120 -0.0008 40 0.125 -0.0025

　 說明:其中溫度為 30?時的實驗數據為我小組所測，25?時的數據是參考其他小組多 得。

　 1.利用表中數據以對作圖求兩溫度下的。

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　 25?時的—圖

　 30?時的—圖

　 2.利用所作之圖求兩溫度下的，并與測量所得之進行比較。

　25?:測量的=0.1964 作圖所得=0.1743 30?:測量的=0.1850 作圖所得=0.1638

　可以看出作圖所求的兩溫度下的比測量值小一些，說明可能是測量時間太短，反應 不完全所造成的，再就是可能數據處理存在著誤差，使得結果偏小。

　3.求此反應在 25?和 35?時的半衰期值。

　 ?: 30?: 由圖象法可以求出半衰期分別為:25

　4.計算此反應的活化能。

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　六、注意事項

　1.注意每次測量之前都應該校正。

　.選擇合適的量程，使得讀取的數值在 10,100 之間。

　2 3.進行實驗時，溶液面必須浸沒電極，實驗完畢，一定要用蒸餾水把電極沖洗干凈并放入去離子水中。

　七、思考題

　,1,1NaOHmolL,molL,1.為什么以 0.01 的溶液和 0.01 的溶液測得的電 CHCOONa3 導，就可以認為是和。

　GG0, 答:因為它們是強電解質，在稀溶液中，每種強電解質的電導率與其濃度成正比，而且 溶液的總電導率就等于組成溶液的電解質的電導率之和。

　2. 如果兩種反應物起始濃度不同，怎么求速率常數,

　答:設起始反應物濃度分別為 a,b 其動力學方程式為{1/(a-b)}ln[{b(a-x)}/a(b-x)}]=kt,其中 x 為 t 時刻的產物濃度 x 用電導儀測的 Go,Gt 求得

　3(如何從實驗結果來驗證乙酸乙酯皂化反應為二級反應,

　1xk,，答: (8-3) taax(), 由實驗測的不同 t 時的 x 值，則可根據式(8-3)計算出不同 t 時的 k 值。如果 k值為常數， x 就可證明反應是二級的。通常是作對 t 圖，如果所的是直線，也可證明反應是二級()ax, 反應，并可從直線的斜率求出 k 值。

　NaOH4. 為什么本實驗要在恒溫條件下進行,而且溶液和溶液在混合 CHCOOCH325 前還要預先恒溫,

　答:不同溫度條件下所得速率常數不一樣。保證溫度的均一性，使得所測速率常數更加準確。

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