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吉首大学 化学实验教学中心 Experimental Chemistry Center of Jishou University

吉首大学 化学实验教学中心 Experimental Chemistry Center of Jishou University. 实验八十二 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数. 主讲教师：杨朝霞 单位：吉首大学化学化工学院. 引 言. 化学动力学是研究化学反应过程的速率和反应机理的物理化学分支学科。经典的研究手段是从化学动力学原始实验数据 — 浓度与时间的关系出发，经过分析获得某些反应动力学参数－反应速率常数、活化能、指前因子等。本实验通过测定 乙酸乙酯皂化反应速率常数及反应活化能，从而掌握化学动力学研究的基本手 段。.

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  1. 吉首大学 化学实验教学中心Experimental Chemistry Center of Jishou University 实验八十二电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 主讲教师：杨朝霞 单位：吉首大学化学化工学院

  2. 引 言 化学动力学是研究化学反应过程的速率和反应机理的物理化学分支学科。经典的研究手段是从化学动力学原始实验数据—浓度与时间的关系出发，经过分析获得某些反应动力学参数－反应速率常数、活化能、指前因子等。本实验通过测定乙酸乙酯皂化反应速率常数及反应活化能，从而掌握化学动力学研究的基本手段。

  3. 实验七十 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 预习提问 1、简述电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数的实验原理。 2、书上要测的是溶液的电导值，而我们测定的是溶液的电导率值，对结果有无影响？ 3、实验中，初始浓度过大或过小，对实验有何影响？ 4、可否将NaOH溶液稀释一倍后测得的电导率值作为皂化反应的初始电导率？为什么？ 5、如何测得乙酸乙酯皂化反应的活化能？

  4. 一、实验目的 （1）了解二级反应的特点，学会用图解法求取二级反应速率常数。 （2）用电导法测定乙酸乙酯反应速率常数，了解反应活化能的测定方法。

  5. 二、实验原理 乙酸乙酯皂化反应： CH3COOC2H5＋NaOH → CH3COONa ＋C2H5OH t = 0: c c 0 0 t = t: c-x c-x x x t →∞: →0 →0 →c →c 反应速率方程为 积分得： 只要测出反应进程中t时的x值，再将c代入上式，就可以算出反应速率常数k值。

  6. 二、实验原理 要测定不同温度时反应物的浓度随时间的变化，可以测定反应系统的与反应物或者生成物的浓度有较简单关系(线性、正比、反比等)的某些物理性质随时间的变化。最常用的有电导、电动势、旋光度、吸光度、折光率、蒸气压或体积等。 设定反应在稀的水溶液中进行的，可以假定CH3COONa全部电离。溶液中参与导电的离子有Na＋、OH－和CH3COO－等 ，Na＋在反应前后浓度不变，OH－的迁移率比CH3COO－的迁移率大得多。用电导仪测定溶液的电导率值κ随时间的变化关系，可以监测反应的进程，进而求算反应的速率常数。

  7. 二、实验原理 设定κ0为初始电导率值，κt为t时刻溶液的电导率值，κ∞为反应完全溶液的电导率值 t = 0时 κ0 = β1c t →∞时 κ∞ = β2c t = t时： κt = β1(c-x)+β2x 将x及c与电导率的关系式代入速率方程积分式 可得： 只要测定了κ0、κ∞以及一组相应于t时κt值，以对t作图，可得一直线，由直线的斜率即可求得反应速率常数k值，k的单位为min-1·mol-1·L。

  8. 二、实验原理 根据阿仑尼乌斯(Arrhenius)公式 k1，k2分别为温度T1，T2时测得的反应速率常数，R是摩尔气体常数，Ea为反应活化能。如果测定两个不同温度下的反应速度常数，就得从式中求算出反应活化能。

  9. 三、实验仪器与试剂 恒温槽 1台 数字式电导仪 1台 双管电导池 1个 停表 1支 移液管(10mL) 3个 容量瓶(100mL) 1个 NaOH（分析纯） CH3COONa（分析纯） CH3COOC2H5（分析纯）

  10. 四、实验步骤 1、启用恒温槽，调节至实验所需温度 2、分别配制0.0200mol·L-1NaOH 0.0100mol·L-1CH3COONa和0.0200mol·L-1CH3COOCOOC2H5各50ml。 3、调节电导率仪 4、溶液起始电导率κ0的测定 将双管电导池洗净烘于，加入适量0.0100mo1·L-1NaOH溶液(估计能浸没铂黑片并超出1cm)。将铂黑电极取出，用相同浓度的Na0H溶液淋洗电极 ，然后插入电导池中。将整个系统置于恒温水浴中，恒温约10min。测量该溶液的电导值，每隔2min读一次数据，读取三次。 5、κ∞的测量 实验测定中,不可能等到t→∞，通常以0.0100mol·L-1CH3COONa溶液的电导值κ∞，测量方法与κ0的测量相同。

  11. 四、实验步骤 6、κt的测量 用移液管吸取10mL0.0200mol·L-1 NaOH注入双电导池A管中；用另一支移液管吸取10mL0.0200mol·L-1CH3COOC2H5溶液注入B管中，塞上橡皮塞，恒温10min。用洗耳球通过B管上口将CH3COOC2H5溶液压入A管(注意，不要用力过猛)，与NaOH溶液混合。当溶液压入一半时，开始记录反应时间。反复压几次，使溶液混合均匀，并立即开始测量其电导值。每隔2min读一次数据，直至电导数值变化不大时(一般反应时间为45min至1h)，可停止测量。 7、反应活化能的测定 按上述操作步骤测定另一温度下的反应速率常数，用阿仑尼乌斯公式，计算反应活化能。

  12. 五、注意事项 1、本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。 2、配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。 3、乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。 4、乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。 5、小心使用所有玻璃皿和电极，防止损坏。 6、实验温度要控制准确。

  13. 六、实验数据记录与处理 1、自行设计表格记录实验数据。记录室温与大气压 2、根据实验测定结果，分别以（κ0-κt）/(κt-κ)对t作图，并从直线斜率计算不同温度下的反应速率常数k1，k2。 3、根据公式 计算反应的活化能E。

  14. 七、思考题 1、为何本实验要在恒温条件下进行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？ 2、反应分子数和反应级数是两个完全不同的概念，反应级数只能通过实验来确定。试问如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？ 3、乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，试问在实验过程中如何处置这一影响而使实验得到较好结果？ 4、如果NaOH和CH3COOC2H5溶液为浓溶液时，能否用此法求k值，为什么?

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