乙酸乙酯皂化反应速率系数的测定

实验报告

课程名称： 大学化学实验P 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 乙酸乙酯皂化反应速率系数的测定 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、实验材料与试剂（必填） 四、实验器材与仪器（必填） 五、操作方法和实验步骤（必填） 六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析（必填） 八、讨论、心得

一、实验目的和要求

1. 学习测定化学反应动力学参数的一种物理化学分析法——电导法。 2. 学习反应动力学参数的求解方法，加深理解反应动力学的特征。

3. 进一步认识电导测定的应用，熟练掌握电导率仪的使用。

二、实验内容和原理

对于二级反应：

A + B → 产物

如果A 、B 两物质起始浓度相同，均为a ，反应速率的表示式为：

dx

=k (a -x ) 2 dt

上式定积分得：

k =

1x

t a (a -x )

实验测得不同t 时的x 值，按上式计算相应的反应速率常数k 。如果k 值为常数，证明该反应为二级。通常，以

x

对t 作图，若所得为直线，证明为二级反应，并可从直线的斜率求出k 。 所a -x

以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或生成物的浓度，即可求得该反应的k 。

温度对化学反应速率的影响常用Arrhenius 阿伦尼乌斯方程描述：

E d ln k

=a 2 dT RT

式中：E a 为反应的活化能。假定活化能是常数，测定了两个不同温度下的速率系数k （T 1）与k

（T 2）后可以按下式计算反应的活化能E a ：

E a =

ln

k (T 2) T T

⨯R (12) k (T 1) T 2-T 1

乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为：

CH 3COOC 2H 5 + OH－→ CH3COO － + C2H 5OH

反应系统中，OH －电导率大，CH 3COO －电导率小。所以，随着反应进行，电导率大的OH －逐渐为

电导率小的CH3COO － 所取代，溶液电导率有显著降低。对于稀溶液，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的电导率之和。若乙酸乙酯皂化反应在稀溶液中进行，则存在如下关系式：

κ0=A 1a

κ∞=A 2a

κt =A 1(a -x ) +A 2x

式中A 1、A 2分别为与温度、电解质性质和溶剂等因素有关的比例常数；κ0、κt 、κ∞分别为反应开始、反应时间为t 时和反应终了时溶液的总电导率。由以上式子可得：

κ - κ = x (0t ) a ∞

整理，得：

κt =

因此，以 κt ～

1κ0-κt

+κ∞

ak t

κ0-κt

t

作图为一直线即说明该反应为二级反应，且由直线的斜率可求得速率

常数k ；由两个不同温度测得的速率常数k （T 1）与k （T 2），可以求出反应的活化能E a 。由于溶液中

的化学反应实际上非常复杂，如上所测定和计算的是表观活化能。

三、主要仪器设备

仪器：电导率仪1台；无纸记录仪1台；恒温水浴1套；DJS —1型电导电极1支；双管反应器2只；100mL 容量瓶1个；20ml 移液管2支；0.2毫升刻度移液管1支。

试剂：0.0200mol/L NaOH溶液；乙酸乙酯（AR ）；新鲜去离子水或蒸馏水。

四、操作方法和实验步骤

1、仪器准备：

了解电导率仪的使用和读数方法，调节表头零点，将“校正测量”开关打到校正位置，打开电源，预热数分钟，将电极常数调节器调到配套电极的相应位置，插入电极，连接记录仪，将“高周、低周”开关打到高周，仪表稳定后，旋动调整旋钮，使指针满刻度。

2、 配制乙酸乙酯溶液 配制0.0200 mol/L乙酸乙酯溶液。在温度调整后，用0.2ml 刻度移液管移取0.197ml ，加到预先放好二分之一左右去离子水的100ml 容量瓶中，然后稀释至刻度，加盖摇匀备用。

3、测量： 将洁净干燥的双管反应器置于恒温水浴（30.0℃）中，用移液管取20毫升0.0200 mol/L乙酸乙酯溶液，放入粗管。将电极用电导水认真冲洗3次，用滤纸小心吸干电极上的水，然后插入粗管，

并塞好。用另一支移液管取20ml 0.0200 mol/LNaOH 溶液放入细管，恒温约10min 。用洗耳球迅速反复抽压细管两次，将NaOH 溶液尽快完全压入粗管，使溶液充分混合。记录仪必须在反应前开始记录，大约30min 可以停止测量。

4、重复以上步骤，再次测定35℃时反应的κ 。实验结束后，将电极用电导水冲洗后，浸入电导水中，将双管反应器洗净放入烘箱。

五、实验数据记录和处理

室温：25.4℃

实验数据记录参见附页

上述时间以调整为

κ0时间为0状态

图1

35℃曲线

－

斜率为：480.2 k 为： 0.2082 L·mol -1·S 1

图2

30℃曲线 －

斜率为：620.6 k 为：0.1611 L·mol -1·S 1

E a =ln

由式

k (T 2) T T

⨯R (12) k (T 1) T 2-T 1,

根据35℃和30℃的k 值计算得到的Ea 值为：39.87kJ

七、实验结果与分析

文献值：30℃反应速率常数0.1465L·mol -1·S 1，35℃反应速率常数0.1990L·mol -1·S 1，计算出标准活化

能值为47.57 kJ。

－

－

误差分析：相对误差 Er=|Ea （标准）-Ea （测）|/ Ea（标准）×100%=16.18%

误差分析：本实验没有计算

κ0，

系统误差较大，数据处理的方式是在得到的曲线上抓到最高点作为0

时间起点，而电导最高点对应的时间点有很多，采用不同的时间起点，得到的相对时间数据都会不一样，因而导致系统误差较大。至于活化能，以上实验只能测表观活化能，必然存在误差。

八、讨论、心得 思考题：

1． 为什么乙酸乙酯与氢氧化钠溶液必须足够稀？ 答：只有浓度较稀的情况下反应才完全；稀溶液中，强电解质的电导率与其浓度成正比。 2． 被测溶液总的电导率主要是哪些离子的贡献？反应过程中电导率如何变化？

答：主要是氢氧根离子和乙酸根离子的贡献；反应过程中，电导率大的氢氧根离子被电导率小的乙酸根离子所取代，所以总的电导率降低。

3． 用洗耳球压溶液混合时，为什么要反复两次而且动作要迅速？

答：乙酸乙酯容易挥发，所以要快速，反复几次可以是溶液充分互溶。 4． 为什么可用记录纸的格子数代替电导率计算反应速率系数？

答：电导的数据为相对值，不影响k 速率系数的计算 5． 预先单独确定氢氧化钠溶液的电导率有何作用？

答：计算

κ0

，不过本次实验没有测。

6． 若要确定κ∞，可采用哪些方法?

答：作

κt ～

κ0-κt

t

图，线性拟合，方程截距即κ∞

7． 反应溶液暴露在空气中放置时间过长，将对反应结果产生什么影响？

答：暴露在空气中会使乙酸乙酯挥发，浓度下降，造成较大误差。