乙酸乙酯测皂化反应(转)
乙酸乙酯测皂化反应
1.为什么实验用NaOH和乙酸乙酯应新鲜配制?
答:氢氧化钠溶液易吸收空气中二氧化碳而变质;乙酸乙酯容易挥发和发生水解反应而使浓度改变。
2.为何本实验要在恒温条件下进行,而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温?混合时能否将乙酸乙酯溶液倒入NaOH溶液中一半时开始计时?
答:(1)因为温度对电导有影响。(2)不能,应刚混合完开始计时。
3.被测溶液的电导率是哪些离子的贡献?反应进程中溶液的电导率为何发生减少?
答:参与导电的离子有、和。在反应前后浓度不变,的迁移率比的迁移率大得多。随着时间的增加,不断减少,不断增加,所以,体系的电导率值不断下降。
如何测K
4 CH3COOC2H5+NaOH = CH3OONa+C2H5OH
t=0 C0 C0 0 0
t=t Ct Ct C0 - Ct C0 -Ct
t=∞ 0 0 C0 C0
速率方程式 ,积分并整理得速率常数k的表达式为:
假定此反应在稀溶液中进行,且CH3COONa全部电离。则参加导电离子有Na+、OH-、CH3COO-,而Na+反应前后不变,OH-的迁移率远远大于CH3COO-,随着反应的进行,
OH- 不断减小,CH3COO-不断增加,所以体系的电导率不断下降,且体系电导率(κ)
的下降和产物CH3COO-的浓度成正比。
令 、和分别为0、t和∞时刻的电导率,则:
t=t时,C0 –Ct=K( - ) K为比例常数
t→∞时,C0= K( - )
联立以上式子,整理得:
可见,即已知起始浓度C0,在恒温条件下,测得和 ,并以 对 作图,可得一直线,则直线斜率 ,从而求得此温度下的反应速率常数k。
1.为什么由0.0100mol·dm-3的NaOH溶液和0.0100mol·dm-3的CH3COONa溶液测得的电导率可以认为是κ0、κ∞?
答:κ0是反应:CH3COOC2H5+NaOH →CH3COONa+C2H5OH 体系t=0时的电导率,但是CH3COOC2H5与NaOH混合的瞬间
就已开始反应,因而混合后第一时间测的κ也不是t=0时的电导率。根据CH3COOC2H5与NaOH体积和浓度都相等,二者混合后浓度均稀释一倍,若忽略CH3COOC2H5的电导率,0.0100mol·dm-3NaOH所测κ即为κ0。
κ∞是上述反应t=时的电导率,当反应完全时,CH3COONa的浓度和t=0时NaOH浓度相同,若忽略C2H5OH的电导率,0.0100mol·dm-3的CH3COONa所测κ即为κ∞。
2. 反应物起始浓度不相等,试问应怎样计算k值?
答:若CH3COOC2H5溶液浓度a>b(NaOH溶液浓度),则其反应速率方程的积分式为 a a κt+κ0 (— -1) - κ0— b c a ln = κ (a—b)t + ln— ____ b b κt - κc — c C和κc分别为反应进行完全后体系中产物CH3COONa的浓度和电导率
若a>b时b =C, 若a b时a =C
3.如果NaOH和乙酸乙酯溶液为浓溶液时,能否用此法求k值,为什么?
答:不能。只有反应体系是很稀的水溶液,才可认为CH3COONa是全部电离的。反应前后Na+的浓度不变。随着反应的进
行,导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代,致使溶液的电导逐渐减小。可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化,以跟踪反应物浓度随时间变化。
4. 哪些离子的贡献? 答:溶液的电导是OH-、Na+和CH3COO-离子的贡献。
5. 使用浓度相同的两种反应物? 答:两种反应物的浓度相同比不同的κt ~ t关系式简单。
6. 反应进行的过程中为何溶液的电导发生变化?
答:随着反应的进行,导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代,致使溶液的电导逐渐减小。
实验二十一 乙酸乙酯皂化反应 报告格式
一、 目的
1. 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数, 2.进一步了解二级反应的特点
3.掌握DDS—307型电导率仪的使用方法 4. 学会使用恒温槽
二、 原理
CH3COOC2H5 + Na+ + OH— → CH3COO— + Na+ + C2H5OH
其反应速率方程式:Υ=-d[CH3COOC2H5]/dt=κ[CH3COOC2H5][OH-] (1)
式中κ为反应的速率常数。若用a、b分别表示CH3COOC2H5和NaOH的起始浓度,χ表示经过时间t后消耗掉的反应物浓度,则(1)式可表示为:dχ/dt=κ(a–χ)(b-χ) (2)
本实验a和b相同,则(2)式可表示为:dχ/dt=κ(a–χ)2 (3),将(3)式积分得:
χ/a(a–χ)=κt (4),本实验用电导法测定反应系统在不同时刻的电导来求出反应速率常数,因为在乙酸乙酯的皂化反应的过程中,溶液人中导电能力强的OH—逐渐被导电能力弱的CH3COO—取代,Na+浓度不发生变化,而CH3COOC2H5和C2H5OH不具有明显的导电性,所以溶液的电导逐渐减小。故可以通过反应系统电导的变化来度量反应的进程。
由于电导率κ、电导G、电导池常数Kcell三者之间的关系为:κ=Kcell G,在稀溶液中
NaOH和CH3COONa的电导率分别与其浓度成正比。若令G。、Gt、G∞ 分别表示反应起始时、反应时间t时、反应终了时溶液的电导,Gt是浓度为(a –χ)的NaOH溶液与浓度为χ的CH3COONa溶液的电导之和。得出Gt= G∞+(G。-Gt)/aκt (5),由(5)式可以看出,以Gt对(G。-Gt)/t作图,可得一直线,其斜率为1/aκ,就能求出反应速率常数κ。
三、 仪器和药品
DDS—307型电导率仪, 恒温槽, 双管电导池, 铂黑电导电极, 移液管, NaOH(0.006M), CH3COOC2H5
四、 实验步骤
1.DDS——307型电导率仪与电源接通,预热30分钟。
2.溶液的配制
3.选用电极常数为近似为1的DJS-1C型铂黑电极,将其与电导率仪、电导池装配好并用蒸馏水洗净
4. 用NaOH专用移液管吸取25毫升浓度为0.006M的NaOH溶液置于装有铂黑电极的电导池内,再吸25毫升蒸馏水稀释一倍
---1号溶液。
5.校准电导率仪:
(1) 将电导率仪最左边的旋钮白色刻度线指向“检查”,
(2) 将“常数”补偿调节旋钮指向“1”刻度线
(3) 将“温度” 补偿调节旋钮指向“25”刻度线,
调节“校准” 调节旋钮,使仪器显示100μS/cm
6.电极常数的设置:
将“温度”补偿调节旋钮指向“实验室温度”刻度线,“常数”调节旋钮指向“铂黑电极所标值”(如电极常数为0.967仪器显示96.7)
7.选量程: 测量1号溶液的电导率,选定量程规则由大(Ⅳ)到小(Ⅰ),本实验选定量程Ⅲ(测量范围200—2000μS/cm)
8. NaOH 专用移液管吸取25毫升浓度为0.006M的NaOH溶液置于装有铂黑电的电导池内,用乙酸乙酯专用移液管吸取25毫升浓度为0.006M的乙酸乙酯置于另一电导池内,用洗耳球将两溶液混合,按时间间隔由短到长记录电导率值, Ⅲ挡被测电导率=显示读数*电极常数μS/cm,本实验用电极常数≈1,κ=KcellG≈G
9.教师对实验仪器检查完毕即可关闭电导率仪的电源。
五、数据记录和处理 1.实验室温度 ℃, 2.0.02M的NaOH溶液G。= μs.cm-1
tt六、思考题: 1.被测溶液的电导是哪些离子的贡献? 2.为何使用浓度相同的两种反应物?
3. 反应进行的过程中为何溶液的电导发生变化?