实验四电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数.docVIP

实验四 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 一.目的要求 1.了解二级反应的特点,学会用图解计算法求取二级反应的速率常数。 2.用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方法。 二.基本原理 乙酸乙酯皂化是一个二级反应,其反应式为: 在反应过程中,各物质的浓度随时间而变.某一时刻的OH-离子浓度可用标准酸进行滴定求得,也可通过测定溶液的某些物理性质而得到.用电导仪测定溶液的电导值G随时间的变化关系,可以监测反应的进程,进而可求算反应的速率常数.二级反应的速率与反应物的浓度的2次方有关. 若反应物和NaOH的初始浓度相同(均设为c),设反应时间为t时,反应所产生的和的浓度为x,若逆反应可忽略,则反应物和产物的浓度时间的关系为: t=0 c c 0 0 t=t c-x c-x x x t=∞ →0 →0 →c →c 上述二级反应的速率方程可表示为: .........(4-1) 积分得: 或 .........(4-2) 显然,只要测出反应进程中任意时刻t时的x值,再将已知浓度c代入上式,即可得到反应的速率常数k值. 因反应物是稀水溶液,故可假定全部电离.则溶液中参与导电的离子有Na+、OH-和等,Na+在反应前后浓度不变,OH-的迁移率比的大得多.随着反应时间的增加,OH-不断减少,而不断增加,所以体系的电导值不断下降.在一定范围内,可以认为体系电导值的减少量与的浓度x的增加量成正比,即: t=t x=β(G0 - Gt) .........(4-3) t=∞ c=β(G0 - G∞) .........(4-4) 式中,G0和Gt分别是溶液起始和t时的电导值, G∞为反应终了时的电导值,β是比例系数.将(4-3)、(4-4)代入(4-2)得: .........(4-5) 据上式可知,只要测出G0、G∞和一组Gt值,据(4-5)式,由对t作图,应得一直线,从其斜率即可求得速率常数k值. 三.仪器与试剂 DDS-307型数字电导率仪 1台 恒温器 1套 秒表 1块 双管电导池 1个 移液管(20 mL) 2支 DJS-1型铂黑电极 1支 洗耳球 1只 NaOH(0.0100、0.0200 mol/L) 若干 CH3COONa(0.0100 mol/L) 若干 CH3COOC2H5(0.0200 mol/L) 若干 四.实验步骤 1.开启恒温水浴电源,将温度调至所需值(做两个相差10℃的温度下进行实验,低温应高于室温5℃以上!),如25℃/35℃或30℃/40℃。开启电导率仪的电源预热。 2. G0的测定 (1)洗净双管电导池并烘干,倒入适量0.01 mol/L NaOH溶液(以能浸没铂黑电极并高出1cm为宜)。 (2)用电导水洗涤铂黑电极,再用0.01 mol/L 溶液淋洗,然后插入电导池中。 (3)将安装好的双管电导池置于已恒温的水浴中恒温10分钟。 (4)测量溶液的电导(率)值,每隔2 min测量一次,共3次。 (5)更换0.01 mol/L NaOH溶液,重复(3)(4)两步测定.若两组数据的测量误差超出允许范围内,则必须再次重复测定,直至符合要求为止。 3.G∞的测定 图4.1 双管电导池 实验测定过程不可能进行到t=∞,且反应也并不完全可逆,故通常以0.01 mol/L 的CH3COONa溶液的电导(率)值作为G∞,测量方法与G0的测量方法相同。但必须注意,每次更换测量溶液时,须用电导水淋洗电极和电导池,再用被测溶液淋洗三次。 4.Gt的测定 (1)电导池和电极的处理方法与上述相同,安装后置于恒温浴中恒温. (2)用移液管量准确取20 mL 0.0200 mol/L NaOH溶液放入洗净并干燥的电导池的A管,盖上装好电导电极的橡皮塞; 用另一支移液管吸取20 mL 0.0200 mol/L CH3COOC2H5溶液注入电导池的B管中,盖上带洗耳球的橡皮塞,置于恒温水浴中恒温至少10 min。 (3)用洗耳球从B管压气,将CH3COOC2H5溶液快速压入A管中,溶液压入一半时,开始记时,并继续压气,将B管中的溶液全部压入A管,放手,让洗耳球将A管中的溶液吸入B管,约到一半时,再用力压洗耳球,使B管中溶液再次全部进入A管. 如此反复几次,使溶液均匀,并立即测量溶液的电导(率)值.压气时注意不要使溶液冲出! (4)每隔1 min测量一次,直至电导(率)值