乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

1、uC19 乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一 目的（一）了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)。 （二）用電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)。 二、 原理CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH 或 CH3COOC2H5+OH-;CH3COO-+C2H5OH 反應(yīng)式是二級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)速率與CH3COOC2H5及NaOH的濃度成正比。用 𝒂,𝒃 分別表示乙酸乙酯和氫氧化鈉的初始濃度， 𝒙 表示在時(shí)間間隔 𝒕 內(nèi)反應(yīng)了的乙酸乙酯或氫氧化鈉的濃度。反應(yīng)速率為： 𝑑𝑥/𝑑𝑡=w

2、896;(𝑎𝑥)(𝑏𝑥) （C19.1） k為反應(yīng)速率常數(shù)，當(dāng) 𝑎=𝑏 時(shí)，上式為： 𝑑𝑥/𝑑𝑡=𝑘(𝑎𝑥)2 （C19.2） 反應(yīng)開始時(shí) 𝑡0 ，反應(yīng)物的濃度為 𝑎 ，積分上式得： 𝑘=𝑥 /𝑡𝑎 * (𝑎𝑥) （C19.3） 在一定溫度下，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同 &#

3、119905; 時(shí)的 𝑥 值，由式（C19.3）可計(jì)算出 𝑘 值。 改變實(shí)驗(yàn)溫度，求得不同溫度下的 𝑘 值，根據(jù)Arrhenius方程的不定積分式有： 𝑙𝑛𝑘=𝐸𝑎/𝑅𝑇+𝑐 （C19.4） 以 𝑙𝑛𝑘 對(duì) 1/𝑇作圖，得一條直線，從直線斜率可求得 𝐸𝑎 。 若求得熱力學(xué)溫度 T1 ,T2 時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù) k1 ,k2 ,也

4、可由Arrhenius方程的定積分式變化為下式求得 𝐸𝑎 值： 𝐸𝑎=(𝑅𝑙𝑛𝑘1/𝑘2)/(1/𝑇21/𝑇1) （C19.5） 由于在反應(yīng)中，生成物濃度 𝒙 無法即時(shí)測(cè)量，所以本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)量溶液的電導(dǎo)率 𝜿 代替測(cè)量生成物濃度 𝒙。 乙酸乙酯、乙醇是非電解質(zhì)。在稀溶液中，非電解質(zhì)電導(dǎo)率與濃度成正比，溶液的電導(dǎo)率是各離子電導(dǎo)之和。反應(yīng)前后 Na: 離子濃度不變，整個(gè)反應(yīng)過程

5、電導(dǎo)率的變化取決于 OH- 與 CH3COO- 濃度的變化，溶液中 OH- 的導(dǎo)電能力約為 CH3COO- 的五倍，隨著反應(yīng)的進(jìn)行， OH- 濃度降低， CH3COO-的嘗試升高，溶液導(dǎo)電能力明顯下降。 一定溫度下，在稀溶液中反應(yīng)，𝜿𝟎,𝜿𝒕,𝜿 為溶液在 𝒕=𝟎,𝒕=𝒕,𝒕= 時(shí)的電導(dǎo)率，𝑨𝟏，𝑨𝟐 分別是與NaOH、CH3COONa 電導(dǎo)率有關(guān)的比例常數(shù)（與溫度、溶劑等

6、有關(guān)），于是： 𝑡=0 ，𝜅0=𝐴1𝑎 ; 𝑡=𝑡 ，𝜅𝑡= 𝐴1 (𝑎𝑥)+𝐴2𝑥 ; 𝑡= ，𝜅= 𝐴2𝑎 ; 由此得 𝜅0𝜅𝑡=(𝐴1𝐴2)𝑥 即 𝑥=(𝜅0𝜅𝑡

7、)/(𝐴1𝐴2) 𝜅𝑡𝜅=(𝐴1𝐴2)(𝑎𝑥) 即 (𝑎𝑥)=(𝜅𝑡𝜅)/(𝐴1𝐴2) 則由式C19.3可寫成 𝑘1𝑡𝑎 𝑥(𝑎𝑥) 即 (𝜅0𝜅𝑡)/(𝜅𝑡x

8、581;)𝑘𝑎𝑡 （C19.6） 以 (𝜅0-𝜅𝑡)/(𝜅𝑡-𝜅) 對(duì) 𝑡 作圖，由斜率 𝑘𝑎 可求得 𝑘 。初始濃度 𝑎 為實(shí)驗(yàn)中配制溶液時(shí)確定，通過實(shí)驗(yàn)可測(cè) 𝜅0,𝜅𝑡,𝜅 。 可以通過公式的形式變換避免測(cè)定 𝜅 ，改寫式（C19.6）為： 𝜅𝑡(ҵ

9、81;0𝜅𝑡)/𝑘𝑎𝑡+𝜅 （C19.7） 以 𝜅𝑡 對(duì) （𝜅0-𝜅𝑡）/𝑡 作圖為一直線，斜率為 1/𝑘𝑎 ，由此可求出 𝑘 。 三 儀器和試劑 （一）儀器 恒溫槽 電導(dǎo)率儀 電導(dǎo)電極 叉形電導(dǎo)池 秒表 堿式滴定管 移液管 10，25mL 容量瓶100mL，50mL （二）試劑 乙酸乙酯（A.R.） 氫氧化鈉溶液（約0.04mol·dm-3） 四

10、 實(shí)驗(yàn)步驟 （一）準(zhǔn)備工作（25） 熟悉實(shí)驗(yàn)裝置。將叉形電導(dǎo)池洗凈、烘干，將恒溫槽調(diào)節(jié)至25； （二）配制溶液 1. 100mL約0.02mol·dm-3的乙酸乙酯水溶液A； （1）取一個(gè)干燥潔凈的100mL容量瓶中加入少量去離子水； （2）用0.0001精度的天平稱取0.1726g左右的乙酸乙酯加入容量瓶； （3）用去離子水將溶液稀釋至刻度。 Tip：1.乙酸乙酯的質(zhì)量以小于0.1762g為宜。 2.滴加乙酸乙酯時(shí)不要粘在瓶壁上。2. 100mL約0.02 mol·dm-3 的氫氧化鈉水溶液B。 （1）另取一個(gè)干燥潔凈的100mL容量瓶中加入少量去離子水； （2） 經(jīng)計(jì)算

11、，用堿式滴定管量取46.75mL氫氧化鈉溶液加入容量瓶； （3）用去離子水將溶液稀釋至刻度。 （三）k0 測(cè)量（25） 1. 用移液管取B溶液25.00mL，加入到潔凈的50mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，配成溶液C； 2. 取溶液C放入潔凈的叉形電導(dǎo)池直支管中，并且用少量溶液C淋洗電導(dǎo)電極；把電極插入叉形電導(dǎo)池直支管中。將叉形電導(dǎo)池放入恒溫槽中恒溫。3. 10min后讀取記錄電導(dǎo)率（1770）； 4. 保留叉形電導(dǎo)池的溶液（加塞），用于35時(shí)的電導(dǎo)率k0的測(cè)量。 （四）kt測(cè)量（25） 1. 取10mL的A溶液用潔凈的移液管加入到潔凈干燥叉形電導(dǎo)池的直管中； 2. 取10mL的B溶液用潔

12、凈的移液管加入到潔凈干燥叉形電導(dǎo)池側(cè)支管中； Tip：注意這個(gè)時(shí)候兩種溶液不要混合！ 3. 把潔凈的電導(dǎo)電極放入到電導(dǎo)池的直支管中，再將叉形電導(dǎo)池放入恒溫槽中恒溫。4. 10min后在槽中把兩支管溶液混合均勻并開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)開始后每過3min記錄一次電導(dǎo)率儀示數(shù)，持續(xù)30min； （五）k0 測(cè)量（35） 1. 將恒溫槽調(diào)節(jié)至35；2. 將25電導(dǎo)率測(cè)量后保留的叉形電導(dǎo)池的塞子除去，插入用溶液淋洗過的潔凈的電導(dǎo)電極，將叉形電導(dǎo)池放入恒溫槽中；4. 10min后讀取記錄35下的0（1942）； （六）kt測(cè)量（35） 1. 取10mL的A溶液用潔凈的移液管加入到潔凈干燥叉形電導(dǎo)池的直管中； 2.

13、 取10mL的B溶液用潔凈的移液管加入到潔凈干燥叉形電導(dǎo)池側(cè)支管中； Tip：注意這個(gè)時(shí)候兩種溶液不要混合！ 3. 把潔凈的電導(dǎo)電極放入到電導(dǎo)池的直支管中，再將叉形電導(dǎo)池放入恒溫槽中恒溫。4. 10min后在槽中把兩支管溶液混合均勻并開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)開始后每過3min記錄一次電導(dǎo)率儀示數(shù)，持續(xù)30min；5. 數(shù)據(jù)測(cè)量完畢，洗凈玻璃儀器，將電極用去離子水洗凈，浸入去離子水中保存。 五、 數(shù)據(jù)記錄及處理 （一）測(cè)量數(shù)據(jù)及計(jì)算值 初始濃度 𝑎= 0.01854mol·dm;3 初始濃a=0.01854mol/l25 k0=1710s/cm35 k0=1950s/cmt25(

14、k0-kt)/t25 kt35(k0-kt)/t35 kt016431843370.0000 154577.0000 1719652.8333 143866.0000 1554944.4444 135556.1111 14451239.3333 128348.5000 13681535.1333 122844.0667 12891832.1111 117739.4444 12402130.0952 112335.7143 12002427.7917 108832.7500 11642726.1111 105030.2222 11343024.4667 102127.8667 1114 （二）&

15、#120581;𝑡𝑡 圖 （三）以 𝜅𝑡 對(duì) 𝜅0;𝜅𝑡𝑡 作圖 （四）計(jì)算活化能 𝐸𝑎 的值 25下： 解：由25 下 t 對(duì) （0-t）/t 的直線圖得直線 y = 16.82x + 661.6由式（C19.7）得 1/𝑘𝑎=16.82 代入數(shù)據(jù) a= 0.01854mol·dm-3 解得 𝑘1=3.20735下： 解：由35 下 𝜅𝑡 對(duì) 𝜅0;𝜅𝑡𝑡 的直線圖得 直線 y = 12.21x + 763.9由式（C19.7）得 1/𝑘𝑎=12.21 代入數(shù)據(jù) 𝑎= 0.01854mol·dm-3 解得 𝑘2=4.417求 𝑬𝒂： 解：由Arrheniu