「乙酸乙酯皂化反應(yīng)實驗報告」.doc

浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院化學(xué)工程實驗技術(shù)實驗報告實驗名稱：乙酸乙酯皂化反應(yīng) 姓名成績班級學(xué)號同組姓名實驗日期 指導(dǎo)教師簽字批改日期 年 月 日一、 實驗預(yù)習(xí)（30分）1 實驗裝置預(yù)習(xí)（10分）年月日指導(dǎo)教師（簽字）成績 2 實驗仿真預(yù)習(xí)（10分）年月日指導(dǎo)教師（簽字）成績 3 預(yù)習(xí)報告（10分）指導(dǎo)教師（簽字）成績 （1） 實驗?zāi)康?用電導(dǎo)率儀測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)進(jìn)程中的電導(dǎo)率。 2掌握用圖解法求二級反應(yīng)的速率常數(shù)，并計算該反應(yīng)的活化能。 3學(xué)會使用電導(dǎo)率儀和超級恒溫水槽。 （2） 實驗原理乙酸乙酯皂化反應(yīng)是個二級反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為 CH3COOC2H5+Na+OH-CH3COO-+Na+C2H5OH 當(dāng)乙酸乙酯與氫氧化鈉溶液的起始濃度相同時，如均為a，則反應(yīng)速率表示為 （1） 式中，x為時間t時反應(yīng)物消耗掉的濃度，k為反應(yīng)速率常數(shù)。將上式積分得 （2） 起始濃度a為已知，因此只要由實驗測得不同時間t時的x值，以 對t作圖，應(yīng)得一直線，從直線的斜率便可求出k值。 乙酸乙酯皂化反應(yīng)中，參加導(dǎo)電的離子有OH-、Na+和CH3COO-，由于反應(yīng)體系是很稀的水溶液，可認(rèn)為CH3COONa是全部電離的，因此，反應(yīng)前后Na+的濃度不變，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，僅僅是導(dǎo)電能力很強的OH-離子逐漸被導(dǎo)電能力弱的CH3COO-離子所取代，致使溶液的電導(dǎo)逐漸減小，因此可用電導(dǎo)率儀測量皂化反應(yīng)進(jìn)程中電導(dǎo)率隨時間的變化，從而達(dá)到跟蹤反應(yīng)物濃度隨時間變化的目的。 令G0為t=0時溶液的電導(dǎo)，Gt為時間t時混合溶液的電導(dǎo)，G為t=（反應(yīng)完畢）時溶液的電導(dǎo)。則稀溶液中，電導(dǎo)值的減少量與CH3COO-濃度成正比，設(shè)K為比例常數(shù)，則 由此可得 所以（2）式中的a-x和x可以用溶液相應(yīng)的電導(dǎo)表示，將其代入（2）式得：重新排列得: （3）因此，只要測不同時間溶液的電導(dǎo)值Gt和起始溶液的電導(dǎo)值G0，然后以Gt對 作圖應(yīng)得一直線，直線的斜率為 ，由此便求出某溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k值。由電導(dǎo)與電導(dǎo)率的關(guān)系式:G= 代入（3）式得: （4）通過實驗測定不同時間溶液的電導(dǎo)率t和起始溶液的電導(dǎo)率0，以t，對 作圖，也得一直線，從直線的斜率也可求出反應(yīng)速率數(shù)k值。如果知道不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k(T2)和k(T1)，根據(jù)Arrhenius公式，可計算出該反應(yīng)的活化能E和反應(yīng)半衰期。 （5）（3） 簡述實驗所需測定參數(shù)及其測定方法：根據(jù)此公式，再利用MATLAB軟件處理數(shù)據(jù)。（4） 實驗操作要點：1配制溶液 配制與NaOH準(zhǔn)確濃度（約0.1000molL-3）相等的乙酸乙酯溶液。其方法是：找出室溫下乙酸乙酯的密度，進(jìn)而計算出配制250mL0.1000molL-3（與NaOH準(zhǔn)確濃度相同）的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升數(shù)V，然后用lmL移液管吸取VmL乙酸乙酯注入250mL容量瓶中，稀釋至刻度，即為0.1000molL-3的乙酸乙酯水溶液。 2調(diào)節(jié)恒溫槽 將恒溫槽的溫度調(diào)至（25.00.1）或(30.00.1)，恒溫槽的使用見儀器說明書。 3調(diào)節(jié)電導(dǎo)率儀 每次測定電導(dǎo)率前，都要用少量蒸餾水將恒溫夾套反應(yīng)池和電極洗凈，并用濾紙吸干。注意每次洗滌恒溫夾套反應(yīng)池時不要將通恒溫水的膠管拆除。電導(dǎo)率儀的使用如圖所示。4溶液起始電導(dǎo)率0的測定 分別用2支移液管吸取25mL0.1000molL-3的NaOH溶液和同數(shù)量的蒸餾水，加入恒溫夾套反應(yīng)池 (蓋過電極上沿約2cm)，恒溫約15min，并開啟磁力攪拌器攪拌，然后將電極插入溶液，測定溶液電導(dǎo)率，直至不變?yōu)橹?，此?shù)值即為0。5反應(yīng)時電導(dǎo)率t的測定 用移液管移取25mL0.1000molL-3的CH3COOC2H5，加入干燥的25mL容量瓶中，用另一只移液管取25mL0.1000molL-3的NaOH，加入另一干燥的25mL容量瓶中。將兩個容量瓶置于恒溫槽中恒溫15min。同時，將恒溫夾套反應(yīng)池中測試過的廢液倒入廢液燒杯中，用蒸餾水水洗凈恒溫夾套反應(yīng)池，濾紙吸干；電極用蒸餾水洗凈，并用濾紙吸干。開啟磁力攪拌器，將恒溫好的分別裝有NaOH溶液與CH3COOC2H5溶液的2個容量瓶從恒溫槽中取出，打開蓋子，迅速、同時將2個容量瓶中的溶液倒入恒溫夾套反應(yīng)池中(溶液高度同前)，同時開動停表（記錄反應(yīng)的開始時間），并將電極插入恒溫夾套反應(yīng)池溶液中，測定溶液的電導(dǎo)率t，在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min各測電導(dǎo)率一次，記下kt和對應(yīng)的時間t。 6另一溫度下0和t的測定 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為(35.00.1)或(40.00.1)。重復(fù)上述4、5步驟，測定另一溫度下的o和t。但在測定t時，按反應(yīng)進(jìn)行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min測其電導(dǎo)率。實驗結(jié)束后，關(guān)閉電源，取出電極，用電導(dǎo)水洗凈并置于電導(dǎo)水中保存待用。二、 實驗操作及原始數(shù)據(jù)表（20分）恒溫槽溫度：20.7時間00.5min1min1.5 min2 min2.5 min3 min3.5 min4 min4.5 min5 min6min電導(dǎo)率8.147.947.747.467.226.966.746.516.286.105.925.61時間7min8min9min10min11min12min13min14min15min電導(dǎo)率5.345.114.914.744.594.464.344.244.14恒溫槽溫度：60.3時間00.5min1min1.5 min2 min2.5 min3 min3.5 min4 min4.5 min5 min6min電導(dǎo)率9.439.649.439.058.477.937.467.046.696.406.195.84時間7min8min9min10min11min12min13min14min15min電導(dǎo)率5.785.735.665.585.515.505.445.445.40三、 數(shù)據(jù)處理結(jié)果（30分）1、由方程以t對 作圖，從直線的斜率也可求出反應(yīng)速率數(shù)k值。恒溫槽溫度：20.7時間00.5min1min1.5 min2 min2.5 min3 min3.5 min4 min4.5 min5 min6min電導(dǎo)率8.147.947.747.467.226.966.746.516.286.105.925.611.821.11 0.927 0.815 0.756 0.703 0.669 0.643 0.611 0.586 0.54 時間7min8min9min10min11min12min13min14min15min電導(dǎo)率5.345.114.914.744.594.464.344.244.140.50140.4675 0.438 0.411 0.387 0.366 0.347 0.329 0.314 K1=3.056恒溫槽溫度：60.3時間00.5min1min1.5 min2 min2.5 min3 min3.5 min4 min4.5 min5 min6min電導(dǎo)率9.439.649.439.058.477.937.467.046.696.406.195.8413.16 6.97 4.78 3.875 3.316 2.92 2.623 2.3825 2.182 2.0061.73 時間7min8min9min10min11min12min13min14min15min電導(dǎo)率5.785.735.665.585.515.505.445.445.401.4911.311 1.1731.0640.974 0.893 0.829 0.770.712 K2=0.42822、不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k(T2)和k(T1)，根據(jù)Arrhenius公式，可計算出該反應(yīng)的活化能E：T1=298.85K T2=333.45Kln(k1/k2)=E/R(1/T1-1/T2)=ln(3.056/0.4282)=E/(8.314)*(1/298.85-1/333.45)最后解得 E=47.053kJ/mol四、 思考題（20分）1. 為什么由0.0100moldm-3的NaOH溶液和0.0100moldm-3的CH3COONa溶液測得的電導(dǎo)率可以認(rèn)為是0、？答：k0是反應(yīng)：CH3COOC2H5NaOHCH3COONaC2H5OH體系t=0時的電導(dǎo)率，但是CH3COOC2H5與NaOH混合的瞬間就已開始反應(yīng)，因而混合后第一時間測的k也不是t=0時的電導(dǎo)率。根據(jù)CH3COOC2H5與NaOH體積和濃度都相等，二者混合后濃度均稀釋一倍，若忽略CH3COOC2H5的電導(dǎo)率，0.0100moldm-3NaOH所測即為k0。k是上述反應(yīng)t=時的電導(dǎo)率，當(dāng)反應(yīng)完全時，CH3COONa的濃度和t=0時NaOH濃度相同，若忽略C2H5OH的電導(dǎo)率，0.0100moldm-3的CH3COONa所測k即為k。2. 如果和起始濃度不相等，試問應(yīng)怎樣計算k值？答：相關(guān)公式：ln(a(L0-L)-b(L0-Lt)/(