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乙酸乙酯反应速率常数测定 1 前言 1.1 实验目的 测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。 1.2 实验内容 在30℃时，用电导率仪先测定40ml0.0 1mol·L的NaOH溶液的电导率，然后将20ml 0.02mol·L的NaOH溶液与20ml 0.02mol·L的乙酸乙酯溶液混合，测定其电导率随时间的变化关系；然后将实验温度升高到37℃，重复上述实验。 1.3 实验原理 对于二级反应 A + B → 产物 如果A，B两物质起始浓度相同，均为a，则反应速率的表示式为 （1） 式中：x为t时刻生成物的浓度。式（1）定积分得： （2） 以对t作图，若所得为直线，证明是二级反应。并可以从直线的斜率求出k。所以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或生成物的浓度，即可求得该反应的速率常数k。 温度对化学反应速率的影响常用阿伦尼乌斯方程描述 （3） 式中：Ea为反应的活化能。假定活化能是常数，测定了两个不同温度下的速率常数k(T)和k(T)后可以按式（3）计算反应的活化能Ea。 （4） 乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为： 反应系统中，OH电导率大，CHCOO电导率小。所以，随着反应进行，电导率大的OH逐渐为电导率小的CHCOO所取代，溶液电导率有显著降低。对于稀溶液，强电解质的电导率κ与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。若乙酸乙酯皂化反应在稀溶液中进行，则存在如下关系式： （5） （6） （7） 式中：A，A分别是与温度、电解质性质和溶剂等因素有关的比例常数；κ、κ、κ分别为反应开始、反应时间为t和反应终了时溶液的总电导率。 由式（5）—式（7），得 (8) 代入式(2)并整理，得 （9） 因此，以对作图为一直线即说明该反应为二级反应，且由直线的斜率可求得速率系数k；由两个不同温度下测得的速率系数k (T)与k(T)，可以求出反应的活化能Ea。由于溶液中的化学反应实际上非常复杂，如上所测定和计算的是表观活化能。 2 实验方法 2.1 实验仪器和试剂 仪器 DDS-llA型电导率仪1台；自动平衡记录仪1台；恒温水浴1套；DJS-1型电导电极1支；双管反应器2只、大试管1只；100mL容量瓶1个；20mL移液管3支；0.2mL刻度移液管1支。 试剂 0.0200mol/L的NaOH溶液；乙酸乙酯（AR）；新鲜去离子水或蒸馏水。 2.2 实验步骤 1) 仪器准备：接通电导率仪的电源，校正电导率仪，正确选择其量程，并将电导率仪的记录输出与记录仪相连。 2) 配制乙酸乙酯溶液：用容量瓶配制0.0200mol/L的乙酸乙酯溶液100mL。乙酸乙酯密度与温度的关系式 ρ=924.54-1.168t-1.95×10t（10） 其中ρ、t的单位分别为kg/m和℃（需要乙酸乙酯约0.1762g）。已知室温等于23.8℃，计算得需要0.197ml乙酸乙酯。 3)的测量。将恒温水浴调至30℃，用移液管吸取20mL0.200mol/L的NaOH溶液装入干净的大试管中再加入20mLHO，将电导电极套上塞子，电极经去离子水冲洗并用滤纸吸干后插入大试管中，大试管放入恒温水浴恒温约10min，将电导率仪的“校正测量”开关扳到“测量”位置，记录仪开始记录。 4)的测定。将洁净干燥的双管反应器置于恒温水浴中，有移液管取20mL 0.200mol/L乙酸乙酯溶液，放入粗管。将电极用电导水认真冲洗3次，用滤纸小心吸干电极上的水，然后插入粗管，并塞好。用另一支移液管取20mL 0.200mol/LNaOH溶液放入细管，恒温约5min。用洗耳球迅速反复抽压细管两次，将NaOH溶液尽快完全压入粗管，使溶液充分混合。记录仪必须在反应前开始记录，大约20min可以停止测量。 5) 重复以上步骤，测定37℃时反应的与。 3 结果与讨论 由实验室仪器读出室温为23.8℃，大气压为103.09kPa。表1，表2中的第二列由记录仪采集，可见附图（-t关系图）上的数据。第一列时间并非直接由记录仪采集的数据读出，而是在-t关系图上找出最高点，记下最高点对应的时间，之后将各数据点对应的时间减去最高点对应的时间即为表中第一列t。第三列中的同样由记录仪采集，见附图（的测量），得30℃时，=6.91格，37℃时，=7.45格。 注：附图分别为30℃时的测量图、37℃时的测量图、30℃时-t关系图、37℃时-t关系图。 表1 乙酸乙酯皂化反应动力学实验数据记录（30℃） 时间t/min 格子数/格 （—）/ t 0 6.85  2.13 6.23 0.291080 3.20 5.98 0.271875 4.02 5.81 0.258706 4.82 5.65 0.248963 5.45 5.54 0.240367 6.15 5.43 0.230894 6