乙酸乙酯皂化反应速率系数测定姓名：宋光 学号：2006011931 班级：化63 同组实验者姓名：茅羽佳实验日期：2008年9月25日 提交日期：2008年10月9日指导教师：曾光洪1.引言1.1实验目的1.1.1学习测定化学反应动力学参数的一种物理化学分析方法——电导法。

1.1.2了解二级反应的特点，学习反应动力学参数的求解方法，加深理解反应动力学特征。

1.1.3进一步认识电导测定的应用，熟练掌握电导率仪的使用方法。

1.2实验原理反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应，其速率方程式可以表示为22dc -=k c dt （1） 将（1）积分可得动力学方程：c t 22c 0dc -=k dt c ⎰⎰ （2） 2011-=k t c c （3） 式中：0c 为反应物的初始浓度；c 为t 时刻反应物的浓度；2k 为二级反应的反应速率常数。

将1/c 对t 作图应得到一条直线，直线的斜率即为2k 。

对于大多数反应，反应速率与温度的关系可以用阿累尼乌斯经验方程式来表示：a E ln k=lnA-RT（4） 式中：a E 为阿累尼乌斯活化能或反应活化能；A 为指前因子；k 为速率常数。

实验中若测得两个不同温度下的速率常数，就很容易得到21T a 21T 12k E T -T ln=k R T T ⎛⎫ ⎪⎝⎭（5） 由（5）就可以求出活化能a E 。

乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，325325CH COOC H +NaOH CH COONa+C H OH →t=0时， 0c 0c 0 0t=t 时， 0c -x 0c -x x xt=∞时， 0 0 0x c → 0x c →设在时间t 内生成物的浓度为x ，则反应的动力学方程为220dx =k (c -x)dt（6） 2001x k =t c (c -x)（7） 本实验使用电导法测量皂化反应进程中电导率随时间的变化。

设0κ、t κ和κ∞分别代表时间为0、t 和∞（反应完毕）时溶液的电导率，则在稀溶液中有：010=A c κ20=A c κ∞t 102=A (c -x)+A x κ式中A 1和A 2是与温度、溶剂和电解质的性质有关的比例常数，由上面的三式可得0t 00-x=-c -κκκκ∞ （8） 将（8）式代入（7）式得： 0t 20t -1k =t c -κκκκ∞ （9） 整理上式得到t 20t 0=-k c (-)t+κκκκ∞ （10）以t κ对t (-)t κκ∞作图可得一直线，直线的斜率为20-k c ，由此可以得到反应速率系数2k 。

溶液中的电导（对应于某一电导池）与电导率成正比，因此以电导代替电导率，（10）式也成立。

本实验既可采用电导率仪，也可采用电导仪。

2.实验操作2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图2.1.1实验药品0.02mol ·dm -3NaOH 标准溶液（此浓度仅为大概值，具体值需实验前准确滴定）；0.01mol ·dm -3NaAc 溶液（此浓度值为NaOH 标准溶液的一半）；乙酸乙酯（AR ）；新鲜去离子水或蒸馏水。

2.1.2仪器型号计算机及接口一套（或其他电导数据记录设备）；DDS-11A 型电导率仪一台；恒温槽一套；混合反应器3个；电导管2个；20ml 移液管2支；10ml 移液管2支；0.2ml 移液管1支；100ml 容量瓶1个；洗耳球一个。

2.1.3装置示意图2.2实验条件室温T=24.0o C2.4实验操作步骤及方法要点1.乙酸乙酯溶液的配制配制100ml乙酸乙酯溶液，使其浓度与氢氧化钠标准溶液相同。

乙酸乙酯的密度根据下式计算：3)23ρmt℃－t/(℃)⨯=-⨯-⋅-kg⨯95.110(/924)/..154(168配制方法如下：在100ml容量瓶中装2/3体积的水，用0.2ml刻度移液管吸取所需乙酸乙酯的体积，滴入容量瓶中，加水至刻度，混匀待用。

2.仪器和药品准备检查仪器药品，接通电源。

设定恒温槽温度为20℃（可根据实际情况调整），用稀释一倍的氢氧化钠溶液调电导率仪指针在大约五分之四满刻度的位置（注意实验过程中不准在调指针位置），并接通相应设备电源，准备数据采集。

3.测量将混合反应器（如图1所示）置于恒温槽中，用20ml移液管移取氢氧化钠标准溶液于1池中，再移取20 ml乙酸乙酯溶液于2池中，将电导电极插入2池，恒温约10分钟，用洗耳球使1、2池中溶液混合均匀并立即开始电导数据采集，约20分钟后即可停止实验。

取适量醋酸钠溶液于电导管中，插入电导电极，恒温后测定醋酸钠溶液的电导率К∝。

（应多次测量，直到显示数据没有太大变化为止）升高温度3~5℃，重复以上步骤测定反应电导率的变化，直到35℃左右。

3.结果与讨论3.1原始实验数据及数据的结算、处理3.1.1 打开记事本，根据计算机采集到的数据，每隔30秒或1分钟取一个点，采集约15个数据，列成表格；以ĸt对Co(ĸt—ĸ∞)t作图，由直线斜率求出相应温度下的反应速率系数k。

3.1.1.1 T1＝25.1℃时，测得K1∞＝－3.724H, 可得数据组1：表1 电导率－时间数据记录图1 电导率－时间关系曲线由直线斜率得，温度T=25.1℃时，速率系数 k1=0.0408L/(mol·s)。

3.1.1.2 T1＝29.3℃时，测得K1∞＝－3.950H, 可得数据组2：表2 电导率－时间数据记录图2 电导率－时间关系曲线由直线斜率得，温度T=29.3℃时，速率系数 k2=0.0539L/(mol·s)。

3.1.1.3 T1＝33.2℃时，测得K1∞＝－4.084H, 可得数据组3：表3 电导率－时间数据记录图3 电导率－时间关系曲线由直线斜率得，温度T=33.2℃时，速率系数 k3=0.0572L/(mol·s)。

表4（1）不同温度下的反应速率系数k3.1.2以lnk/[k]对1／T作图．由直线斜率求出活化能Ea。

表5 速率-温度数据表T/K k/( L/(mol•s)) lnk/[k] 1/RT298.3 0.0408 -3.199073198 0.000403302.5 0.0539 -2.920624801 0.000398306.4 0.0572 -2.861201381 0.000393图4 速率-温度曲线由斜率得，活化能Ea=32015J/mol.表6 实验室计算机拟和结果T/C k(*0.01L/mol/s) R25.1 4.88114 0.9955529.3 5.94542 0.9945333.2 6.38387 0.99336活化能Ea=25348J/mol.3.2讨论分析总体来说，实验进行得比较顺利。

但是，在采集第一组数据的时候，由于一些因素导致了电导数据在开始时出现了一个台阶。

不过，在后来处理数据时，把这些误差较大的数据删除了。

所以，结果没有受到太大影响。

整体来说，三组电导数据的线性都比较好，R值都超过了0.99。

不过，速率温度曲线出现了一定的弯曲，可能是由于采集第一组数据的时候，采集后温度降低了0.2，没有保持恒温，是由于自己没有把加热器打开导致的。

不过，后两组的恒温都保持得很好。

所以，最后得出的活化能的结果与理论值相差在允许的范围内。

本次实验使用的电导仪测量时存在一定的误差，这是导致最后结果偏离的主要原因，不过这些都是客观因素，自己应该认真预习，认真实验，才能提高实验精度。

实验中，为了提高实验效率，可以将醋酸钠溶液始终放在恒温槽中，这样就节省了加热醋酸钠的时间。

4.结论表4（2）不同温度下的反应速率系数k活化能Ea=32015J/mol.5．参考文献《基础物理化学实验》清华大学出版社清华大学化学系物理化学实验室编《物理化学》清华大学出版社朱文涛主编6.思考题1.配制乙酸乙酯溶液时，为什么在容量瓶中要先加入部分蒸馏水?答：因为乙酸乙酯是易挥发的液体，而本次取用的乙酸乙酯量很少。

先加入部分蒸馏水，可以立即稀释原乙酸乙酯溶液，防止乙酸乙酯挥发造成的损失。

2.为什么乙酸乙酯和NaOH溶液浓度必须足够稀?请推导出公式ĸ0=A1c0中A1的表达式，从而说明其为常数的条件。

答：CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH ，当初始浓度足够稀时，可保证反应过程中的电导率为NaOH与NaAc（稀溶液）的电导率与分解率成线性。

3.若配制乙酸乙酯溶液时用的不是去离子水，电导管和混合器未洗干净，对实验结果有什么影响?答：可能导致测得的电导率偏大。

4.预先单独用NaOH溶液来调整电导率仪有何作用？答：减少以前的实验对电导率仪造成的误差。

5.混合反应器的设计思想是什么?请提出其它的混合方法。

答：设计思想：运用气压差将两溶液混合，从而保证了反应自始至终在恒温下进行。

其他方法：还可以用胶皮管将两锥形瓶连接，当温度恒定后反转其中一瓶，使其液位高于另一瓶中液位，从而将两溶液混合。