乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 页码，1/3 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 一.实验目的 1.用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数 2.进一步掌握电导率仪的使用方法。 二.实验原理 酸在碱性介质中的水解反应习惯上称作皂化。乙酸乙酯在皂化反应如下式所示： NaOH+CH,COOC,H-CH,COONa+C,HOH 为二级反应，速率方程为： 7产=Ka-6-0 式中，a、b为NaOH、CH,COOC,H,的起始浓度，ax、b-x和x表示反应任一时刻1时NaOH、 CH,COOC,H和皂化产物CH,C0ONa、C2H,OH的浓度。为方便起见，在设计实验时使a=b,反应速 率方程简化为： =K,a-x dx r= 积分得 K;=al(a-x) 皂化反应的逆反应很少，可认为能完全进行，稀溶液中NaOH、CH,COONa可完全电离，反应 各阶段各物质得浓度如下表： 乙酸乙酯皂化反应各阶段各物质浓度 时间NaOH CH,COOC2H5CH,COONa C2H,OH 0 a a 0 0 t 3-X a-x 0 0 浓度可用化学方法测定，从而算得反应速率常数K2,K,也可以用物理方法直接测定。一般说 来，化学方法比较繁杂，物理方法简捷和准确。本实验采用电导法。根据是：()溶液中OH的电导 率比CH,C00大很多且随反应得进行而减少，整个体系电导变化明显：(2)稀溶液中各强电解质得电 导率与其浓度成正比：（③）溶液总电导率等于各电解质电导率之和。于是， o=Aa 0.=A,a G,=A(a-x)+Aa 式中，A,、A是与温度、溶剂、电解质性质有关的比例常数，0·。为反应开始和终了时溶液的 电导率（反应开始时只有NaOH导电，终了时只有CHCOONa导电）；G是时间时溶液的总电导率。 由此三式得： ile://E:\whsy\whsy11.htm 2008-4-22
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 一．实验目的 1．用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数； 2．进一步掌握电导率仪的使用方法。 二．实验原理 酸在碱性介质中的水解反应习惯上称作皂化。乙酸乙酯在皂化反应如下式所示： NaOH+CH3COOC2H5 →CH3COONa+C2H5OH 为二级反应，速率方程为： 式中，a、b为NaOH、 CH3COOC2H5的起始浓度，a-x、b-x和x表示反应任一时刻t时NaOH、 CH3COOC2H5和皂化产物CH3COONa、C2H5OH的浓度。为方便起见，在设计实验时使a=b，反应速 率方程简化为： 积分得 皂化反应的逆反应很少，可认为能完全进行，稀溶液中NaOH、CH3COONa可完全电离，反应 各阶段各物质得浓度如下表： 乙酸乙酯皂化反应各阶段各物质浓度 浓度可用化学方法测定，从而算得反应速率常数K2，K2也可以用物理方法直接测定。一般说 来，化学方法比较繁杂，物理方法简捷和准确。本实验采用电导法。根据是：(1)溶液中OH- 的电导 率比CH3COO- 大很多且随反应得进行而减少，整个体系电导变化明显；(2)稀溶液中各强电解质得电 导率与其浓度成正比；(3)溶液总电导率等于各电解质电导率之和。于是， 式中，A1、A2是与温度、溶剂、电解质性质有关的比例常数，σ0、σ∞为反应开始和终了时溶液的 电导率（反应开始时只有NaOH导电，终了时只有CH3COONa导电）；σt 是时间时溶液的总电导率。 由此三式得： ( )( ) 2 K a x b x dt dx γ = = − − 2 2 K (a x) dt dx r = = − ( ) 2 at a x x K − = 时间 NaOH CH3COOC2H5 CH3COONa C2H5OH 0 a a 0 0 t a-x a-x x x ∞ 0 0 a a σ 0 = A1a A a σ ∞ = 2 σ t = A1 (a − x) + A2 a 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 页码，1/3 file://E:\whsy\whsy11.htm 2008-4-22
乙酸乙脂皂化反应速率常数的汉侧定 页码，2/3 0g} 代入积分式得： k,-1a-o al a,-G 1,0-g 整理得： G.=0.+K 因实验中用同一支电导电极，上式中的电导率σ可用实测的电导G代替。二者关系为。=KG,K 为电导池常数，同一支电极是相同的，在上式中可以消去，故得： 1(G。-G G,-G.+Ka1 G。-G, 以G,对1一作图，图象为直线，从斜率K,a可算得K2。 三.仪器与试剂 恒温槽1套：DDS-11C型电导率仪1台：DJS-1型电导电极1支：秒表1块：250ml容量瓶1个 150ml雏形瓶3个：25ml移液管3支：lml吸量管1支：乙酸乙酯（二级品）：标准NaOH溶液（约 0.02mol/L,标定出准确值)。 四.实验步骤 L.配制乙酸乙酯溶液，其浓度要与标准NaOH溶液相同。室温下乙酸乙酯密度为0.9，要配制 2常流黄的乙酸乙vlr-0g,c为标准NO游支米支.6为乙成乙酯摩东及量 用吸量管吸取Vml乙酸乙酯移入盛有适量水的250ml容量瓶中稀释至刻度。 2.用移液管吸取标准NaOH溶液25ml置于 燥的锥形瓶中并用纯水准确稀释1倍，放入25℃恒 温槽恒温5min。开启电导率仪电源预热1Omin,将电导电极插入溶液浸没铂片。电导率仪“常数 置于1.0，“温度”置于25℃，“量程”置于×103红档。选择开关置于“校正”，调节“校正”旋 纽使指针指向满度，然后开关置于“测量”，该指针在红字标度之数值。测三次取平均值。此值即 为反应开始时（零时）的电导Go: 3.用移液管吸取25ml标准NaOH溶液和25ml乙酸乙酯溶液分别置于干燥的维形瓶中，此二锥形 瓶同时放入25℃恒温槽内恒温。5min后将一瓶中的溶液倒入另一瓶内混合，再将混合的溶液倒回前 一瓶内，如此反复二、三次可认为二溶液己混合均匀。二溶液混合后仍放回恒温槽恒温。当二溶液 刚混合时开启秒表计时，至6min测定溶液电导，以后每隔2min测一次，12min后每隔4min,40min后 每隔6min,至64min测定结束，共测十五个数据。 五.数据处理 1.列出数据处理表： file://E:\whsy\whsy11.htm 2008-4-22
代入积分式得： 整理得： 因实验中用同一支电导电极，上式中的电导率σ可用实测的电导G代替。二者关系为σ=KG，K 为电导池常数，同一支电极是相同的，在上式中可以消去，故得： 以 对 作图，图象为直线，从斜率 可算得 。 三．仪器与试剂 恒温槽1套；DDS-11C型电导率仪1台；DJS-1型电导电极1支；秒表1块；250ml容量瓶1个； 150ml锥形瓶3个；25ml移液管3支；1ml吸量管1支；乙酸乙酯（二级品）；标准NaOH溶液（约 0.02mol/L，标定出准确值）。 四．实验步骤 1．配制乙酸乙酯溶液，其浓度要与标准NaOH溶液相同。室温下乙酸乙酯密度为0.9，要配制 250ml溶液需纯乙酸乙酯Vml， ，c为标准NaOH溶液浓度，88.06为乙酸乙酯摩尔质量。 用吸量管吸取Vml乙酸乙酯移入盛有适量水的250ml容量瓶中稀释至刻度。 2．用移液管吸取标准NaOH溶液25ml置于干燥的锥形瓶中并用纯水准确稀释1倍，放入25℃恒 温槽恒温5min。开启电导率仪电源预热10min，将电导电极插入溶液浸没铂片。电导率仪“常数” 置于1.0，“温度”置于25℃，“量程”置于×103红档。选择开关置于“校正”，调节“校正”旋 钮使指针指向满度，然后开关置于“测量”，该指针在红字标度之数值。测三次取平均值。此值即 为反应开始时（零时）的电导G0。 3．用移液管吸取25ml标准NaOH溶液和25ml乙酸乙酯溶液分别置于干燥的锥形瓶中，此二锥形 瓶同时放入25℃恒温槽内恒温。5min后将一瓶中的溶液倒入另一瓶内混合，再将混合的溶液倒回前 一瓶内，如此反复二、三次可认为二溶液已混合均匀。二溶液混合后仍放回恒温槽恒温。当二溶液 刚混合时开启秒表计时，至6min测定溶液电导，以后每隔2min测一次，12min后每隔4min，40min后 每隔6min，至64min测定结束，共测十五个数据。 五．数据处理 1．列出数据处理表： x a t ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = σ σ ∞ σ σ 0 0 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = σ σ ∞ σ σ t t at K 0 2 1 K a t t t σ σ σ σ − = + • ∞ 0 2 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = ∞ + t G G K a G G t t 0 2 1 Gt t G0 − Gt K a2 1 K2 4 0.9 88.06 × = c V 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 页码，2/3 file://E:\whsy\whsy11.htm 2008-4-22
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 页码，3/3 t G 2。作G,-,子图求直线斜率，计算反应速率常数。标准溶液浓度和乙酸乙酯溶液浓度已知 且相等，从斜半求半霜数时式中 六.思考题 1.本实验为什么可用测定反应液得电导率变化来代替浓度得变化？为什么要求反应得溶液得浓 度相当稀？ 2.为什么本实验要求当反应液一开始混合就立刻计时？此时反应液中的C应为多少？ 参考文献： [11 AA Frost et al Kinetics and Mechanism 2nd ed New York Wilev (1961) F.Daniels,R Albert,J W.Williams,C.D.Comwell,P.Bender,J.E.Harriman,Experimental istry,6hed McGrav Hill Inc.,New York(1975). 少就影，沈文度，天汤缩，物理化学)，下用，第四感，高等教有出板社9） file://E:\whsy\whsyl1.htm 2008-4-22
2．作Gt － 图，求直线斜率，计算反应速率常数。标准溶液浓度和乙酸乙酯溶液浓度已知 且相等，从斜率求速率常数时式中a= 六．思考题 1.本实验为什么可用测定反应液得电导率变化来代替浓度得变化？为什么要求反应得溶液得浓 度相当稀？ 2.为什么本实验要求当反应液一开始混合就立刻计时？此时反应液中的c0应为多少？ 参考文献： ［1］A.A.Frost et al., Kinetics and Mechanism, 2nd ed., New York, Wiley (1961) 。 ［2］F. Daniels, R. Albert, J. W. Williams, C. D. Cornwell, P. Bender, J. E. Harriman, Experimental Physical Chemistry, 6th ed., McGraw-Hill Inc., New York(1975). ［3］傅献彩，沈文霞，姚天扬编，《物理化学》，下册，第四版，高等教育出版社（1990）。 t Gt t t G −G 0 t t G −G 0 2 c 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 页码，3/3 file://E:\whsy\whsy11.htm 2008-4-22