文档介绍：化学化工实验中心
物理化学实验课件
制作:张跃华张其平
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
1、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;
2、用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应的活化能的测定方法。
一、实验目的
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
二、实验原理
乙酸乙酯皂化反应是个二级反应,其反应方程式为:
CH3COOC2H5+ OH- → CH3COO-+C2H5OH
乙酸乙酯皂化反应中,参加导电的离子有OH-、Na+和CH3COO - 。由于反应体系是很稀的水溶液,可认为CH3COONa是全部电离的。因此,反应前后Na+的浓度不变。随着反应的进行,仅仅是导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO -离子所取代,致使溶液的电导率逐渐减小。因此,可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化,从而达到跟踪反应物浓度随时间变化的目的。
二、实验原理
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
CH3COOC2H5 + OH- CH3COO- + C2H5OH
t=0 浓度a b 0 0
t a-x b-x x x
t∞ 0 0 c c
上述二级反应的速率方程可表示为:
当a≠b 时积分公式为:
当 a=b 时积分公式为:
(1)
二、实验原理
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
实际上,溶液的电导是反应物NaOH与产物NaAc两种电解质的贡献:
(2)
式中:Gt表示t时刻溶液的电导;GNaOH、GNaAc分别表示两电解质的电导与溶液浓度关系的比例常数(在稀溶液中可以认为溶液的电导与溶液浓度成正比)。
反应开始时电导全部由NaOH贡献,反应完毕电导全部由NaAc贡献。因此
(3)
(4)
(3)-(2)得
(2)-(4)得
(5)
(6)
二、实验原理
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
按Guggenheim法处理数据就可不必先求G0和G∞
(8)
(9)
(5)/(6)代入(1)得
(7)
移项得
以Gt对(G0-Gt)/t作图可得一直线。其斜率等于1/ka。由此可求出反应速率常数k。
将(8)式写成
较t滞后一定时间间隔Δ的动力学方程是:
(10)
二、实验原理
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
(11)
(9)-(10) 得
以
对
作图所得直线斜率为k•a
从直线的斜率可求出反应速率数k值。如果知道不同温度下的反应速率常数k(T2)和k(T1),根据Arrhenius公式,可计算出该反应的活化能E和反应半衰期。
活化能E
反应半衰期
(12)
(13)
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
三、实验仪器与药品
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(15mL)2只;
氢氧化钠(AR,•L-1)
乙酸乙酯(AR,•L-1 )
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
四、实验步骤
1、启动恒温槽,调节到所需的温度。
2、电导率仪的调节(见附录)。
3、Gt的测定,将铂黑电极浸于蒸馏水中,并置于恒温槽中恒温;•L-1的NaOH溶液注入干燥的电导池A管中,•L-1的乙酸乙酯溶液注入电导池的B管中,两支管的管口均用塞塞紧,以防止乙酸乙酯的挥发,恒温10min,在B支管的管口上换上一有孔的塞子,用一洗耳球将乙酸乙酯迅速压入A支管内与NaOH混和,当乙酸乙酯被压入一半时开始记时,再将A管中的溶液抽回B管,来回三次使NaOH和乙酸乙酯溶液充分混和。迅速用滴管吸取混和液若干,将铂黑电极从恒温蒸馏水中取出并用该混和液淋洗数次。随即将电极放入A管中测定溶液的电导率。从第6分钟开始读数,每分钟读一次,读取12个数据。Δ取10min。
4、调节恒温槽温度,在另一个温度下,重复步骤3。
t/min
Gt
t+Δ/min
Gt+Δ
Gt- Gt+Δ
Δ(Gt+Δ)
6
16
7
17
8
18
9
19
10
20
11
21
12
22
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
五、数据记录及处理
(一)数据记录
实验者实验时间恒温槽温度
室温大气压:实验前实验后