物理化学实验报告 乙酸乙酯皂化反应
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物理化学实验报告
乙酸乙酯皂化反应动力学
1.目的：
（1）了解二级反应的特点。
（2）用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。
（3）用不同温度下的反应速率常数求反应的活化能。
2.原理：
乙酸乙酯在碱性水溶液中的水解反应即皂化反应，其反应式为：
CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH
反应是二级反应，反应速率与乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度成正比。
用a,b分别表示乙酸乙酯和氢氧化钠的初始浓度，x表示在时间间隔t内反应了的乙酸乙酯或氢氧化钠的浓度。
反应速率为：
dx
dt
=k(a−x)(b−x)
K为反应速率常数，当a=b时，上式为：
dx
dt
=k(a−x)2
开始反应时t=0,反应物浓度为a，积分上式时得：
k=1
ta
x (a−x)
在一定温度下，由实验测得不同t时的x值，再由上式可计算出k值。
改变实验温度，求不同温度下的k值，根据Arrhenius方程的不定积分式有：
lnk=−E a RT
+C
以lnk对1/T作图，得一直线，从直线斜率可求的E a。
若对热力学温度T1，T2时的反应速率常数k1,k2,也可由Arrhenius方程的定积分式变化得E a 值：
E a=(Rln k1
k2
)/(
1
T2
−
1
T1
)
本实验通过测量溶液的电导率k代替测量生成物的浓度x。
乙酸乙酯，乙醇是非电解质。
在稀溶液中，强电解质电导率与浓度成正比，溶液的电导率是各离子电导率之和。
反应前后Na离子浓度不变，整个反应过程电导率的变化取决于O H−根离子与CH3COO−浓度的变化，溶液中的O H−导电能力约为CH3COO−的五倍，随着反应的进行，O H−浓度降低，CH3COO−浓度升高，溶液导电能力下降。
一定温度下，在稀溶液中反应，k0,k t,k∞为溶液在t=0,t=t,t=∞时的电导率，A1，A2分别是与NaOH，CH3COONa电导率有关的比例常数（与温度，溶剂有关）。
于是：
t=0,k0=A1a;
t=t,k t=A1(a−x)+A2x
t=∞,k∞=A2a;
由此可得：k0− k t=（A1−A2）x x=(k0−,k t)/(A1−A2)
k t−k∞=(A1−A2)(a−x)(a−x)=(k t−k∞)/(A1−A2)
则可以得到：kat=k0−k t
k t−k∞
以k0−k t
k t−k∞
对t作图，由斜率ka可求得k。
初始浓度a为实验中配制溶液时确定，通过实验可测得k0,k t,k∞。
通过公式变形避免测定k∞，则式为：
k t=k0−k t
kat
+k∞
以k t对（k0−k t）
t 作图为一条直线，斜率为1
ka
,由此可求k.
3.实验仪器
恒温槽电导率仪
电导电极叉形电导池
秒表滴定管
移液管容量瓶（50ml，100ml）
乙酸乙酯NaOH溶液
4.实验步骤
（1）调节超级恒温槽至25摄氏度。
（2）配制100ml浓度约为0.02mol/L的乙酸乙酯溶液。
所需乙酸乙酯的量约为0.1762g。
首先在洁净的100ml容量瓶中加入少量去离子水，用分析天平称量加入的乙酸乙酯的量。
加入的乙酸乙酯的量应该尽量小于0.1762g。
事先加入少量水是为了防止乙酸乙酯挥发。
在称量之后计算出乙酸乙酯的准确浓度。
（3）配制100ml等浓度的NaOH溶液，浓度以乙酸乙酯实际浓度为准，计算需要加入NaOH 溶液的体积。
（4）测定k0：用移液管取与乙酸乙酯浓度相同的NaOH溶液25ml，加入到洁净的50ml容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，用于测量k0。
取一定量的溶液于叉形电导池直支管中，用部分溶液淋洗电极，将电极放入叉形电导池的直支管中，溶液应能将电极没过。
将叉形电导池放入恒温槽中10min以后，读取记录电导率值。
保留此叉形电导池中的溶液，用于后面35摄氏度时的k0。
（5）k t的测量：用移液管取所配制的乙酸乙酯溶液10ml，将加入到洁净干燥的叉形电导池的直支管中，取浓度相同的NaOH溶液10ml，加入到同一叉形电导池的支管中，注意此两种溶液不能互相污染。
将此电导电极放入直支管中，再将此电导池放入恒温槽恒温。
10min 后，将这两种溶液混合均匀，溶液应能将电极完全淹没，同时启动计时器，每三分钟读一次数，持续30min.
（6）调节恒温槽至35摄氏度。
（7）同样按照上述步骤测量在35摄氏度时的k0，k t。
（8）在实验后将电导电极浸入去离子水中。
初始浓度a=0.02045mol/L 25℃ k 0=2000μs 35℃ k 0=1976μs
数据图像
25℃ k t −t 图像
0510********
1000
120014001600
1800
2000
k t
t/min
35℃ k t −t 图像
5
10
15
20
25
30
900
10001100120013001400
150016001700k t
t/min
25℃ k t −k 0−k t
t
图像
k t
(k_0-k_t)/t
直线斜率为14.85678 k=3.291
35℃k t−k0−k t
t
图像
k
t
(k_0-k_t)/t 直线斜率：4.77267 k=10.25
E a=(Rln k1
k2
)/(
1
T2
−
1
T1
)
=8.314J/mol*k *ln0.3211/(-0.00010884)
=86.776KJ/mol
6.思考题
(1)在本实验中，使用的电导率仪测定溶液的电导率，可以不进行电极常数的校正，为什么？由于我们所使用的数据是k0−k t，即使在测量时存在一定的误差，但是想减之后误差就没有了，所以可以不用校正。
（2）为什么溶液浓度要足够小
因为只有在稀溶液中，溶液的电导率才与浓度呈正比，进而可以通过测量电导率求出平衡常数。
（3）利用反应物，产物的某种物理性质间接测量浓度进行动力学研究，应满足那些条件？浓度与间接测量的物理量之间有简单的对应关系，而且物理量一定得容易测量。
