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1、电导法测定乙酸乙酯电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数皂化反应速率常数物理化学实验物理化学实验实验目的实验目的n用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，了解反应活化能的测定方法n了解二级反应的特点，学会用图解计算法求取二级反应的速率常数及其活化能n熟悉电导测量方法和电导率仪的使用。乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应：CH3COOC2H5+Na+OH-CH3COO-+Na+C2H5OH在反应过程中，各物质的浓度随时间而改变。某一时刻的OH-离子浓度，可以用标准酸进行滴定求得，也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。以电导仪测定溶液的电导值 G 随时间的变化关系，可以监测反应
2、的进程，进而可求算反应的速率常数。实验实验原理原理 二级反应的速率与反应物的浓度有关。为了处理方便起见，在设计实验时将反应物 CH3COOC2H5 和 NaOH 采用相同的浓度 c 作为起始浓度。当反应时间为 t 时，反应所生成的CH3COO-和C2H5OH的浓度为 x，那么CH3COOC2H5 和 NaOH的浓度则为(c-x)。设逆反应可以忽略，则应有实验实验原理原理实验实验原理原理二级反应的速率方程可表示为积分得故只要测出反应进程中 t 时的 x 值，再将 c 代入，就可以算出反应速率常数 k 值。(1)(1)(2)(2)实验实验原理原理 由于反应是在稀的水溶液中进行的，故可假定CH3CO
3、ONa全部电离。溶液中参与导电的离子有Na+、OH-和CH3COO-等，而Na+在反应前后浓度不变，OH-的迁移率比CH3COO-的迁移率大得多。随着反应时间的增加，OH-不断减少，而CH3COO-不断增加，所以体系电导值不断下降。在一定范围内，可以认为体系电导值的减少量和CH3COONa的浓度 x 的增加量成正比，即实验实验原理原理 式中G0和Gt 分别为起始和 t 时的电导值，为反应终了时的 电导值，为比例常数。将（3）、（4）式代入式（2）得：（3 3）（4 4）实验实验原理原理 从直线方程式（5）可知，只要测定出G0、以及一组Gt 值后，利用 对 t 作图，应得一直线，由斜率即可求得反
4、应速率常数 k 值，k 的单位为min-1mol-1 dm3。整理成（5）实验实验原理原理n电导率仪电导率仪 一套一套 恒温水浴恒温水浴 一套一套 n叉形电导池叉形电导池 2只只 移液管（移液管（10mL）2支支 n烧杯（烧杯（50 ml）一只一只 容量瓶（容量瓶（100 mL）1个个n称量瓶（称量瓶（25mm 23mm）一只一只 停表停表 一只一只 n乙酸乙酯（分析纯）乙酸乙酯（分析纯）氢氧化钠（氢氧化钠（0.0200 mol/L）nCH3COONa(分析分析纯纯)仪器和试剂仪器和试剂恒温槽恒温槽叉形电导池叉形电导池电导率仪电导率仪1、恒温槽调节及溶液的配制、恒温槽调节及溶液的配制开启恒温水
5、浴，调节恒温槽温度到适宜温度。配制0.0200 mol/L的乙酸乙酯溶液100mL。分别取10mL蒸馏水和10mL 0.0200 mol/L NaOH的溶液，加到洁净、干燥的叉形电导池中充分混合均匀，置于恒温槽中恒温10min。实验步骤实验步骤 2、G0、G 的的测测定定用电导率测定上述已恒温的溶液的电导值G0。实验测定中，不可能等到t，且反应也并不完全不可逆，所以通常以0.0100 mol/L的CH3COONa溶液的电导值作为G，测量方法同G0。必须注意，每次更换电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导池，接着再用被测溶液淋洗2到3次。3、Gt的的测测定定 在另一支叉形电导池直支管中加
6、入0.0200 mol/L的乙酸乙酯溶液10mL，侧支管中加入0.0200 mol/L的NaOH溶液10mL，并把洗净的电导电极插入直支管中。在恒温情况下，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间，并在恒温槽中将叉形电导池中溶液混合均匀并立即测其电导值，每隔2 min测一次，直到电导数值变化不大时（一般45min到60min）。如果实验时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测如果实验时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测定另一温度下的反应速率常数定另一温度下的反应速率常数 k 值，用阿仑尼乌斯值，用阿仑尼乌斯 （Arrhenius）公式，计算反应活化能。公式，计算反应活化能。（6 6）式中式中
7、 k1、k2 分别为温度分别为温度T1、T2 时测得的反应速率常数，时测得的反应速率常数，R R 为气体常数，为气体常数，E E 为反应的活化能。为反应的活化能。4、反、反应应活化能的活化能的测测量量数据处理数据处理 n一、根据测定数据，以一、根据测定数据，以 对对t作作图图，应应得一直得一直线线，由斜率即可求出反，由斜率即可求出反应应速率常数速率常数k值值。n二、由不同温度所求得的二、由不同温度所求得的k1、k2，求出反求出反应应活化能活化能E。实验实验注意事注意事项项 n1.电导率仪要进行温度补偿及常数校正；n2.实验用的蒸馏水须事先煮沸，待冷却后使用，以免溶有的CO2致使溶液浓度发生变化
8、。n3.反应液在恒温时都要用橡胶塞子盖好。n4.严格控制恒温的温度，因为反应过程温度对反应速率常数影响很大。n5.测定G0时，溶液均需临时配制。n6.所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浓度必须相等，否则反应速率常数计算公式将发生变化。n7.为使NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液确保混合均匀，需使该两溶液在叉形管中多次来回往复。n8.每次更换电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导池，接着再用被测溶液淋洗2到3次。不可用纸拭擦电导电极上的铂黑。讨论讨论 n乙乙酸酸乙乙酯酯皂皂化化反反应应系系吸吸热热反反应应，混混合合后后体体系系温温度度降降低低，所所以以在在混混合合后后的的起起
9、始始几几分分钟钟内内所所测测溶溶液液的的电电导导偏偏低低，因因此此最最好好在在反反应应后后开开始始，否否则则，由由 对对t作作图图得得到到的是一抛物的是一抛物线线，而不是直，而不是直线线。1.为什么本实验要在恒温下进行？而且氢氧化钠与乙酸乙酯溶液混合前要预先恒温？2.各溶液在恒温和操作过程中为什么要盖好？3.如何从实验结果验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？4.如果氢氧化钠和乙酸乙酯起始浓度不相等，则应怎样计算值？如果NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液为浓溶液，能否用此法求k值？5.被测溶液的电导是哪些离子的贡献？反应过程中溶液的电导为何发生变化？6.乙酸乙酯皂化反应系吸热反应，试问在实验过程中如何处置这一影响而是实验得到较好结果？思考题思考题
电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数
