乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定

實驗九乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定1前言1.1實驗?zāi)康臏y定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)。1.2實驗內(nèi)容在30℃時，用電導(dǎo)率儀先測定40ml0.01mol·L-1的NaOH溶液的電導(dǎo)率，然后將20ml0.02mol·L-1的NaOH溶液與20ml0.02mol·L-1的乙酸乙酯溶液混合，測定其電導(dǎo)率隨時間的變化關(guān)系；然后將實驗溫度升高到37℃，重復(fù)上述實驗。1.3實驗原理 對于二級反應(yīng)A+B→產(chǎn)物如果A，B兩物質(zhì)起始濃度相同，均為a，則反應(yīng)速率的表示式為（1）式中：x為t時刻生成物的濃度。式（1）定積分得：（2） 以對t作圖，若所得為直線，證明是二級反應(yīng)。并可以從直線的斜率求出k。所以在反應(yīng)進行過程中，只要能夠測出反應(yīng)物或生成物的濃度，即可求得該反應(yīng)的速率常數(shù)k。 溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響常用阿倫尼烏斯方程描述（3）式中：Ea為反應(yīng)的活化能。假定活化能是常數(shù)，測定了兩個不同溫度下的速率常數(shù)k(T1)和k(T2)后可以按式（3）計算反應(yīng)的活化能Ea。（4） 乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個典型的二級反應(yīng)，其反應(yīng)式為：反應(yīng)系統(tǒng)中，OH-電導(dǎo)率大，CH3COO-電導(dǎo)率小。所以，隨著反應(yīng)進行，電導(dǎo)率大的OH-逐漸為電導(dǎo)率小的CH3COO-所取代，溶液電導(dǎo)率有顯著降低。對于稀溶液，強電解質(zhì)的電導(dǎo)率κ與其濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)率就等于組成該溶液的電解質(zhì)電導(dǎo)率之和。若乙酸乙酯皂化反應(yīng)在稀溶液中進行，則存在如下關(guān)系式：（5）（6）（7）式中：A1，A2分別是與溫度、電解質(zhì)性質(zhì)和溶劑等因素有關(guān)的比例常數(shù)；κ0、κt、κ∞分別為反應(yīng)開始、反應(yīng)時間為t和反應(yīng)終了時溶液的總電導(dǎo)率。 由式（5）—式（7），得(8)代入式(2)并整理，得（9） 因此，以對作圖為一直線即說明該反應(yīng)為二級反應(yīng)，且由直線的斜率可求得速率系數(shù)k；由兩個不同溫度下測得的速率系數(shù)k(T1)與k(T2)，可以求出反應(yīng)的活化能Ea。由于溶液中的化學(xué)反應(yīng)實際上非常復(fù)雜，如上所測定和計算的是表觀活化能。2實驗方法2.1實驗儀器和試劑儀器DDS-llA型電導(dǎo)率儀1臺；自動平衡記錄儀1臺；恒溫水浴1套；DJS-1型電導(dǎo)電極1支；雙管反應(yīng)器2只、大試管1只；100mL容量瓶1個；20mL移由圖1知，實驗的線性擬合較好，該反應(yīng)為二級反應(yīng)。由公式(9)得，圖1中直線的斜率為，在該實驗中，a=0.01mol/L，所以查閱文獻得，30℃時k=8.7916·mol-1·min-1，相對誤差E=1.1%。表2乙酸乙酯皂化反應(yīng)動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)記錄（37℃）時間t/min格子數(shù)/格（—）/t07.490.907.110.4777781.356.910.4666672.536.460.4268773.676.090.3950955.035.760.3538777.085.380.3050858.405.180.28095210.24.950.25392211.84.770.23474613.24.660.21818214.54.550.20620716.04.450.19312517.44.370.18218418.74.290.17379720.34.220.16354721.24.170.158962圖237.00℃時~（—）/t圖線以表2中的第二列對第三列作圖，得圖2。同樣由公式(9)得，圖2中直線的斜率為，a=0.01mol/L，所以查閱文獻得，37℃時k=13.4721·mol-1·min-1，相對誤差E=3.8%。由公式（4）計算，該反應(yīng)的表觀活化能Ea=ln（12.96/8.89）·8.314·303.15·310.15/（310.15-303.15）/1000=43.6KJ·mol-1，查閱文獻得，Ea=46.1KJ·mol-1，相對誤差E=5.4%。4結(jié)論乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)：，文獻值為8.7916·mol-1·min-1，相對誤差E=1.1%。，文獻值為13.4721·mol-1·min-1，