乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定

精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定篇一：乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定一、实验目的1．通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。2．求反应的活化能。3．进一步理解二级反应的特点。4．掌握电导仪的使用方法。二、实验原理反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应。其速率方程为4.1将速率方程积分可得动力学方程：4.2式中为反应物的初始浓度，为时刻反应物的浓度，为二级反应的速率常数。以对时间作图应为一直线，直线的斜率即为。对大多数反应，反应速率与温度的关系可用阿仑尼乌斯经验方程来表示：4.3精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜式中为阿仑尼乌斯活化能或叫反应活化能，为指前因子，为速率常数。实验中若测得两个不同温度下的速率常数，由（4.3）式很容易得到：4.4由（4.4）式可求活化能。乙酸乙脂皂化反应是二级反应＝动力学方程为4.5由（4.5）式可以看出，只要测出t时刻的x值，c0为已知的初始浓度，就可以算出速率常数k2。实验中反应物浓度比较低，因此我们可以认为反应是在稀的水溶液中进行，CH3COONa+--是全部解离的。在反应过程中Na的浓度不变，OH的导电能力比CH3COO的导电能力大，随着--反应的进行，OH不断减少，CH3COO不断增加，因此在实验中我们可以用测量溶液的电导（G）来求算速率常数k2。体系电导值的减少量与产物浓度x的增大成正比：4.6精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜4.7式中为时溶液的电导，为时间时溶液的电导，时溶液的电导。将（4.6）、（4.7）两式代入（4.5）式得：整理得：4.8实验中测出及不同时刻所对应的，用对作图得一直线，由直线的斜为反应进行完全（→∞）率可求出速率常数。若测得两个不同温度下的速率常数，后，可用（4.4）式求出该反应的活化能。三、仪器与试剂1、仪器电导率仪(附DJS-1型铂黑电极)1台；电导池1只；恒温水浴1套；停表1只；移液管(10ml)3只；磨口三角瓶(200ml)1个。2、药品精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜NaOH水溶液(0.0200mol·dm-3)；乙酸乙酯(A.R.)；电导水。四、实验步骤1.配制溶液-1配制与NaOH准确浓度(约0.0200mol·L)相等的乙酸乙酯溶液。其方法是:找出室温下-1乙酸乙酯的密度，进而计算出配制250mL0.0200mol·L(与NaOH准确浓度相同)的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V，然后用lmL移液管吸取Vml乙酸乙酯注入250ml容量-1瓶中，稀释至刻度，即为0.0200mol·L的乙酸乙酯水溶液。2.调节恒温槽将恒温槽的温度调至(25.0±0.1)℃［或(30.0±0.1)℃］。3.调节电导率仪4.溶液起始电导率κ0的测定-1在干燥的200ml磨口三角瓶中，用移液管加入50ml0.0200mol·L的NaOH溶液和同数量的电导水，混合均匀后，倒出少量溶液洗涤电导池和电极，然后将剩余溶液倒入电导池(盖过电极上沿约2cm)，恒温约15min，并轻轻摇动数次，然后精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜将电极插入溶液，测定溶液电导率，直至不变为止，此数值即为κ0。5.反应时电导率κt的测定-1用移液管移取50ml0.0200mol·L的CH3COOC2H5，加入干燥的200mL磨口三角瓶中，-1用另一只移液管取50ml0.0200mol·L的NaOH，加入另一干燥的200ml磨口三角瓶中。将两个三角瓶置于恒温槽中恒温15min，并摇动数次。同时，将电导池从恒温槽中取出，弃去上次溶液，用电导水洗净。将温好的NaOH溶液迅速倒入盛有CH3COOC2H5的三角瓶中，同时开动停表，作为反应的开始时间，迅速将溶液混合均匀，并用少量溶液洗涤电导池和电极，然后将溶液倒入电导池(溶液高度同前)，测定溶液的电导率kt，在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。6.另一温度下κ0和kt的测定调节恒温槽温度为(35.0±0.1)℃［或(40.0±0.1)℃］。重复上述4、5步骤，测定另一温度下的κo和kt。但在测定κt时，按反应进行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min测其电导率。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜实验结束后，关闭电源，取出电极，用电导水洗净并置于电导水中保存待用。五、数据的记录及处理1、作图：G0?Gt～t,由斜率、截距，求k。Gt?G?kT2kT1?EaR?T2?T1???求Ea。?TT12?2、根据两个温度下的k，由ln1、每次更换电导池溶液时，都要用电导水淋洗电极和电导池，接着用被测溶液淋洗2～3次，注意不要接触极板，用滤纸吸干电极时，只吸电极底部和两侧，不要吸电极板。2、电极引线不能潮湿，否则将测不准。3、高纯水被盛入容器后应迅速测量，否则电导率变化很快，因空气中CO2溶于水中，变2-为CO3。4、盛被测溶液的容器必须清洁、无离子污染。七、思考题1、为何本实验要在恒温条件下进行，而且乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预先加热？2、反应级数只能通过实验来确定，如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜3、乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，在实验过程中如何处理这一影响而使实验得到较好的结果？4、如果氢氧化钠和乙酸乙酯溶液均为浓溶液，能否用此方法求k值？为什么？篇二：乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定【数据记录与处理】恒温温度=25.00℃κ0=1880μs·cmV乙酸乙酯=10.00mL[乙酸乙酯]=0.0200mol/LVNaOH=10.00mL[NaOH]=0.0200mol/L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kc0作图可知：m1=18.98k1=1/(mc0)=1/(18.98×0.0100)=5.27L/(mol·min)文献参考值：k（298.2K）=（6±1）L/(mol·min)②采用同样的方法求35℃的反应速率常数kT2，计算反应的表观活化能Ea：恒温温度=35.00℃κ0=2300μs·cm-1V乙酸乙酯=10.00mL[乙酸乙酯]=0.0100mol/L精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜VNaOH=10.00mL[NaOH]=0.0100mol/L作图可知：m2=9.45k2=1/(mc0)=1/(9.45×0.0100)=10.58L/(mol·min)文献参考值：k（308.2K）=（10±2）L/(mol·min)b.计算反应的表观活化能：∵m1?1,m2?1k2c0k1c0则k2m1?k1m2又lnk2Ea11?(?)k1RT1T2∴lnm1Ea11?(?)m2RT1T2m2T1?T2?m1T2?T1Ea?R?ln∴18.98308?298?9.45308?298?53.21kJ/mol?8.314?ln精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜【实验结果分析与讨论】⑴实验结果分析根据乙酸乙酯皂化反应的速率常数与温度的关系：lgk＝－1780T-1＋0.00754T＋4.53①当T＝298.2K时：lgk1＝－1780÷298.2＋0.00754×298.2＋4.53＝0.809∴298.2K时的理论速率常数：k1＝6.442L/(mol·min)实验测定值与理论值比较的相对误差：??5.27?6.442?100%??18.2%6.442②当T＝308.2K时：lgk2＝－1780÷308.2＋0.00754×308.2＋4.53＝1.078∴308.2K时的理论速率常数：k2＝11.967L/(mol·min)实验测定值与理论值比较的相对误差：??③又ln10.58?11.967?100%??11.6%11.967k2Ea11?(?)k1RT1T2lgk2?lgk2?lgk1?0.269k1精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜k2?10?0.269?1.858k1lnk2?ln1.858?0.619k1k2T1?T2?k1T2?T1308?298308?298Ea?R?ln?8.314?0.619??47.3kJ/mol相对误差：53.2?47.3?100%?12.4%47.3⑵实验结果讨论本实验用电导法测定反应物乙酸乙酯与NaOH起始浓度相同的情况下，25℃、35℃温度下乙酸乙醋皂化应的速率常数，它们分别为5.27L/(mol·min)、10.58L/(mol·min)，与理论值比较的相对误差分别为-18.2%、-11.6%，由速率常数计算得到的活化能为53.2kJ/mol，与理论值比较的相对误差为12.4%。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜实验测定的数值与理论值比较的相对误差比较大，主要原因可能有：①温度不够恒定。温度对反应速率k受温度的影响很大，实验所使用的恒温槽的恒温效果不是很好，在测定的过程中温度会有±0.2℃的飘动，造成实验测定数值产生误差；②实验测定速率常数与活化能的前提是反应物乙酸乙酯与NaOH起始浓度相同，由于反应物浓度很低（0.0200mol/L），因此，很难把两种溶液的浓度配制得恰好相等，所以，实验测定时很可能反应物浓度时不相等的，因此，会对实验测定结果造成很大的影响。③乙酸乙醋易挥发，当场配制既浪费时间又很难准确，必须由实验教师先大量配制好，但在放置过程中往往会因为发生水解，而使得浓度降低，因此，由于不能保证乙酸乙酯浓度的准确性而影响实验结果的测定。④，配制好的NaOH溶液也会吸收空气中CO2，虽对NaOH溶液的准确浓度事先进行了标定，而实—验时被测的却是电导率，OH—与CO32两离子的电导数值差别又很大，结果会使测定后期的数据偏差逐渐增大。不同的反应物初始浓度比对电导法测定皂化反应速率常数有明显的影响：①当乙酸乙酯的初始浓度和氢氧化钠的初始浓度相等时(a=b)，可用电导法测定皂化反应的速率常数。但由于物质纯度精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜的限制及配制溶液时的误差等原因，很难使a与b达到真正意义上的相等,而且影响测定的因素也较多，故使所测结果仍有一定的误差。②当a<b(1<ba≤115)时，NaOH过量，体系中由于消耗了与CH3COOC2H5等量的NaOH，使体系的电导也会产生很大的变化，而且所需时间也较小，a与b的浓度也可分别控制。实验证明，在所选浓度范围内,用电导法可较好地测定皂化反应的速率常数。③当a>b(1<ab≤114)时，乙酸乙酯过量，NaOH被较快地消耗掉。但由于CH3COOC2H5对电导的贡献可以忽略，却对反应速率有影响，导致作图时得不到一条直线，从而也就不能用电导法测定a>b时皂化反应的速率常数。【提问与思考】⑴为何本实验要在恒温条件进行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？答：因为反应速率k受温度的影响大，（kT+10）/kT=2~4，若反应过程中温度变化比较大，则测定的结果产生的误差较大；反应物在混合前就预先恒温是为了保证两者进行反应的时候是相同温度的，防止两者温差带来温度的变化影响测定结果。⑵为什么CH3COOC2H5和NaOH起始浓度必须相同，如果不同，试问怎样计算k值？答：需按k＝精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜κ?κtb(a?x)1lna(a为两溶液中浓度较低的一个溶计算k值。式中x＝0t(a?b)a(b?x)κ0?κ?液的浓度)。X的表达式推导如下：①设NaOH的起始浓度为a，CH3COOC2H5起始浓度为b，且a＜b，则有：NaOH＋CH3CH3COONa＋C2H5OHt＝0ab00t＝ta－xb－x