本文格式為Word版，下載可任意編輯——復(fù)習(xí)版電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)含思考題答案

電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)

指導(dǎo)老師：李國(guó)良

①學(xué)習(xí)電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的原理和方法以及活化能的測(cè)定方法；②了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)用圖解計(jì)算法求二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)；③熟悉電導(dǎo)儀的使用。

（1）速率常數(shù)的測(cè)定

乙酸乙酯皂化反應(yīng)時(shí)典型的二級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)式為：

CH3COOC2H5＋NaOH=CH3OONa＋C2H5OH

t=0C0C000

t=tCtCtC0-CtC0-Ctt=∞00C0C0

速率方程式?k?dc?kc2，積分并整理得速率常數(shù)k的表達(dá)式為：dt1c0?ct?tc0ct＋

－

假定此反應(yīng)在稀溶液中進(jìn)行，且CH3COONa全部電離。則參與導(dǎo)電離子有Na、OH、

－＋－－

CH3COO,而Na反應(yīng)前后不變，OH的遷移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CH3COO，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，－－

OH不斷減小，CH3COO不斷增加，所以體系的電導(dǎo)率不斷下降，且體系電導(dǎo)率（κ）

－

的下降和產(chǎn)物CH3COO的濃度成正比。

令?0、?t和??分別為0、t和∞時(shí)刻的電導(dǎo)率，則：

t=t時(shí)，C0–Ct=K（?0-?t）K為比例常數(shù)t→∞時(shí)，C0=K（?0-??）聯(lián)立以上式子，整理得：?t?1?0??t????kc0t可見，即已知起始濃度C0，在恒溫條件下，測(cè)得?0和?t，并以?t對(duì)

?0??tt作圖，

可得一直線，則直線斜率m?（2）活化能的測(cè)定原理：ln1，從而求得此溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k。kc0k2Ea11?(?)k1RT1T2

因此只要測(cè)出兩個(gè)不同溫度對(duì)應(yīng)的速率常數(shù)，就可以算出反應(yīng)的表觀活化能。

電導(dǎo)率儀1臺(tái)鉑黑電極1支大試管5支恒溫槽1臺(tái)移液管3支

氫氧化鈉溶液（1.985×10-2mol/L）乙酸乙酯溶液（1.985×10-2mol/L）

①調(diào)理恒溫槽的溫度在26.00℃；

②在1-3號(hào)大試管中，依次倒入約20mL蒸餾水、35mL1.985×10-2mol/L的氫氧化鈉溶液和25mL1.985×10-2mol/L乙酸乙酯溶液，塞緊試管口，并置于恒溫槽中恒溫。

③安裝調(diào)理好電導(dǎo)率儀；

④?0的測(cè)定：

從1號(hào)和2號(hào)試管中，分別確鑿移取10mL蒸餾水和10mL氫氧化鈉溶液注入4號(hào)試管中搖勻，至于恒溫槽中恒溫，插入電導(dǎo)池，測(cè)定其電導(dǎo)率?0；

⑤?t的測(cè)定：

從2號(hào)試管中確鑿移取10mL氫氧化鈉溶液注入5號(hào)試管中至于恒溫槽中恒溫，再?gòu)?號(hào)試管中確鑿移取10mL乙酸乙酯溶液也注入5號(hào)試管中，當(dāng)注入5mL時(shí)啟動(dòng)秒表，用此時(shí)刻作為反應(yīng)的起始時(shí)間，加完全部酯后，迅速充分搖勻，并插入電導(dǎo)池，從計(jì)時(shí)起2min時(shí)開始讀?t值，以后每隔2min讀一次，至30min時(shí)可中止測(cè)量。

⑥反應(yīng)活化能的測(cè)定：

在35℃恒溫條件下，用上述步驟測(cè)定?t值。

①求26℃的反應(yīng)速率常數(shù)k1，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下表：恒溫溫度=28.00℃?0=2.29ms·cm

-1

VV

乙酸乙酯

=10.00mL[乙酸乙酯]=1.9850×10mol/L

-2

-2

NaOH

=10.00mL[NaOH]=1.9850×10mol/L

-2

c0=0.5×1.9850×10mol/L

試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表1：t/min?t/ms·cm-1（?0-?t）/ms·cm-1?0??tt/ms·cm·min-1-1

24681012141618202224262830圖1：?t-

1.8471.7481.6431.5621.4971.4421.3921.3481.3091.2731.2411.2131.1871.1641.1420.4430.5420.6470.7280.7930.8480.8980.9420.9811.0171.0491.0771.1031.1261.1480.2220.1360.1080.0910.0790.0710.0640.0590.0550.0510.0480.0450.0420.0400.038?0??tt：

?t/ms/cm-11.91.81.71.61.51.41.31.21.10.000.050.100.150.200.25?t=1.08-4.15(????t)/tR=0.92363????t)/t/ms/cm-1

數(shù)據(jù)處理：?t對(duì)

?0??tt作圖,求出斜率m，并由m?1求出速率常數(shù)kc0m=4.15，k1=1/(mc0)=1/(4.15*1.9850*0.5*10-2)mol·L-1·min=24.3L/(mol·min)文獻(xiàn)參考值：k（298.2K）=（6±1）L/(mol·min)

②采用同樣的方法求35℃的反應(yīng)速率常數(shù)k2，計(jì)算反應(yīng)的表觀活化能Ea：

a、35℃的反應(yīng)速率常數(shù)k2

恒溫溫度=35.00℃?0=2.63ms·cm

-1

V

乙酸乙酯

=10.00mL[乙酸乙酯]=1.9850×10mol/L

-2

V

NaOH

=10.00mL[NaOH]=1.9850×10mol/L

-2

-2

c0=0.5×1.9850×10mol/L試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表2：t/min?t/ms·cm-11.791.651.511.411.331.271.221.171.141.111.081.061.041.021.01（?0-?t）/ms·cm-1?0??tt0.840.981.121.221.31.361.411.461.491.521.551.571.591.611.62/ms·cm·min0.4200.2450.1870.1530.1300.1130.1010.0910.0830.0760.0700.0650.0610.0580.054-1-124681012141618202224262830圖2：?t-

?0??tt：

?t/ms/cm-11.81.61.4?t=0.96+2.34(????t)/tR=0.945441.21.00.000.050.100.150.200.250.300.350.400.45????t)/t/ms/cm-1

m=2.34，k1=1/(mc0)=1/(2.34*1.9850*0.5*10-2)mol·L-1·min=43.1L/(mol·min)文獻(xiàn)參考值：k（308.2K）=（10±2）L/(mol·min)

b．計(jì)算反應(yīng)的表觀活化能：∵k1/k2=m2/m1

∴l(xiāng)n(k2/k1)=Ea/R·(1/T1-1/T2)ln(m1/m2)=Ea/R·(1/T1-1/T2)∴Ea=Rln(m1/m2)·[T1T2/(T2-T1)]

=8.314×ln（4.15÷2.34）×[308×299÷(308－299)]J/mol=48.7kJ/mol

文獻(xiàn)值：Ea=46.1kJ/mol相對(duì)誤差：（48.7-46.1）÷46.1×100%=5.64%

①根據(jù)本試驗(yàn)中測(cè)定的數(shù)據(jù)作?t-

?0??tt圖，圖形為拋物線并非直線：乙酸乙酯皂

化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，混合后體系溫度降低，所以在混合后的幾分鐘所測(cè)溶液的電導(dǎo)率偏低。假使從6min開始測(cè)定，即去掉前兩個(gè)數(shù)據(jù)，重新作圖，則?t-26.0℃數(shù)據(jù)為例作圖對(duì)比：去點(diǎn)前：

?0??tt圖線性提高了。以

?t/ms/cm-11.91.81.71.61.51.41.31.21.10.000.050.100.150.200.25?t=1.08-4.15(????t)/tR=0.92363????t)/t/ms/cm-1

去點(diǎn)后：