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乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

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实验报告

课程名称： 大学化学实验（P） 指导老师： 成绩：______ _________

实验名称：乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 实验类型： 物性测试 同组学生姓名： 无

【实验目的】

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。

2. 学习反应动力学参数的求解方法，加深理解反应动力学的特征。

3. 进一步认识电导测定的应用，熟练掌握电导率仪的使用。

【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

2x-a）（kdtdx （1）

式中：x为t时刻生成物的浓度。式（1）定积分得：

)(1xaaxtk （2）

以 xax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

2lnRTEdTkda （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(T1)和k(T2)后可以按式（3）计算反应的活化能Ea。

122112)()(lnTTTTRTkTkEa （4）

乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为：

OHHCCOOCHOHHCOOCCH523523

反应系统中，OH-电导率大，CH3COO-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CH3COO-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：

aA10 （5）

aA2 （6）

xAxaAt21)( （7）

式中：A1，A2分别是与温度、电解质性质和溶剂等因素有关的比例常数；κ0、κt、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 装

订

线 2 axt00 （8）

代入式(2)并整理，得

taktt01 （9）

因此，以t对tt0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 (T1)与k(T2)，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。

【试剂与仪器】

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。

【实验步骤】

1. 仪器准备：学会电导率仪的使用和读数方法，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-1.95×10-3t2 （10）

其中ρ、t的单位分别为kg/m3和℃。（需要乙酸乙酯约0.1762g）

3. 测量

（1）0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20mLH2O，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。

（2）t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20mL0.200mol/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20mL0.200mol/LNaOH溶液放入细管，恒温约10min。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。

（3）重复以上步骤，测定40℃时反应的0与t。

【数据记录与处理】

室温：27.4℃，大气压：101.78kPa。

3

1. 30.00℃条件下反应速率系数的测定。

T1=30.00℃ 0=9.23格 0=2.20×103μs/cm a=0.01mol/L

表1 乙酸乙酯皂化反应动力学实验数据记录（30.00℃）

时间t/min 格子数t/格 （0—t）/ t

0 9.25 0.42 9.10 0.310

1.27 8.87 0.283

2.12 8.67 0.264

3.12 8.48 0.240

4.22 8.31 0.218

5.32 8.16 0.201

6.33 7.98 0.197

7.30 7.87 0.186

8.28 7.73 0.181

9.17 7.64 0.173

10.17 7.54 0.166

11.23 7.45 0.159

12.40 7.35 0.152

13.60 7.23 0.147

14.70 7.18

0.139

图1 30.00℃时t ~（0—t）/ t曲线

根据图1得到30.00℃以t对tt0作图斜率为11.559min-1

即1/ak = 11.559min-1 k = 1 /（11.559 min-1×0.01mol/L）

=8.65 L·mol-1·min-1

因此，30℃乙酸乙酯皂化反应速率系数为8.65 L·mol-1·min-1 y = 11.559x + 5.645R² = 0.97877.588.599.50.10.150.20.250.30.35kt / 格（k0-kt）/ t4

2. 40.00℃条件下反应速率系数的测定。

T2=40.00℃ 0=10.68格 0=2.54×103μs/cm a=0.01mol/L

表2 乙酸乙酯皂化反应动力学实验数据记录（40.00℃）

时间t/min 格子数t/格 （0—t）/ t

0 10.62 1.25 10.01 0.536

2.45 9.54 0.465

3.50 9.19 0.426

4.97 8.87 0.364

6.07 8.67 0.331

7.03 8.5 0.310

8.10 8.33 0.290

9.18 8.20 0.270

10.57 8.05 0.249

11.68 7.96 0.233

12.95 7.83 0.220

14.05 7.75 0.209

15.05 7.68 0.199

图2 40.00℃时t ~（0—t）/ t曲线

根据图2得到40.00℃以t对tt0作图斜率为6.850min-1

即1/ak = 6.850 min-1 k = 1 /（6.850 min-1×0.01mol/L）

=14.60 L·mol-1·min-1

因此，40℃乙酸乙酯皂化反应速率系数为14.60 L·mol-1·min-1

y = 6.850x + 6.343R² = 0.9987.588.599.51010.50.150.250.350.450.55kt / 格（k0-kt）/ t5

3. 乙酸乙酯皂化反应表观活化能的计算

122112)()(lnTTTTRTkTkEa

k（303.15K）= 8.65 L·mol-1·min-1 k（313.15K）= 14.60 L·mol-1·min-1

Ea = ln（14.60 / 8.65）×8.314×（313.15×303.15 / 10）

= 41315J·mol-1

=41.315kJ·mol-1

【分析与讨论】

1. 误差分析

实验中，可能产生误差的原因有：

（1）NaOH与乙酸乙酯混合不够迅速即使，会对结果造成较大影响。

（2）由于实验时间较长，NaOH 溶液中会溶有CO2，使NaOH浓度降低。

（3）由于配制乙酸乙酯时乙酸乙酯用量很少，使得溶液浓度误差可能较大。

（4）皂化反应过程吸热，反应刚刚开始时体系温度可能偏低。

2. 实验中需要注意的问题分析

（1） 配制溶液时动作要迅速，放置乙酸乙酯的挥发。

（2）为使NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液确保混合均匀，洗耳球应快速反复抽压。

（3）不同温度下测量初始电导率时，NaOH溶液最好重新配制，避免CO2的溶入。

（4）每次使用铂电极之前，应将电极反复冲洗，并用滤纸将水吸干。

（5）大试管与双管反应器使用前应清洗干净并干燥。

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乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验报告

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验报告

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验报告

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验报告

引言：

皂化反应是化学中一种常见的酯水解反应，通过酸催化下的水解反应，可以将酯转化为相应的醇和酸。本实验旨在通过测定乙酸乙酯的皂化反应速率常数，探究反应速率与反应物浓度的关系，以及酸催化对反应速率的影响。

实验方法：

1. 实验装置：

实验室常规玻璃仪器设备，包括反应瓶、温度计、搅拌器等。

2. 实验药品：

乙酸乙酯、氢氧化钠溶液、稀硫酸溶液。

3. 实验步骤：

1）将100 mL 反应瓶洗净并干燥。

2）称取适量乙酸乙酯（约10 mL）加入反应瓶中。

3）加入适量氢氧化钠溶液，并用温度计测量反应混合物的初始温度。

4）快速搅拌反应混合物，并记录反应开始的时间。

5）在一定时间间隔内，取出反应混合物的一小部分，加入稀硫酸溶液中，使反应停止。

6）用酸碱指示剂检测溶液的酸碱性，当溶液呈酸性时，停止取样。

7）重复以上步骤，记录不同时间点的反应混合物的酸碱性。

实验结果：

根据实验数据，我们可以得到反应混合物的酸碱性随时间的变化曲线。通过测量不同时间点的酸碱性，我们可以计算出反应速率常数。

实验讨论：

1. 反应速率与反应物浓度的关系：

通过实验数据的分析，我们可以得到反应速率与反应物浓度之间的关系。根据反应速率方程，反应速率与反应物浓度的关系可以表示为一个指数函数。在本实验中，我们可以通过改变乙酸乙酯的初始浓度，来观察反应速率的变化。实验结果表明，反应速率与乙酸乙酯浓度呈正相关关系，即乙酸乙酯浓度越高，反应速率越快。

2. 酸催化对反应速率的影响：

在皂化反应中，酸催化可以显著加快反应速率。通过实验数据的对比分析，我们可以得出酸催化对反应速率的显著影响。在实验中，我们可以通过添加不同浓度的酸催化剂，比如稀硫酸溶液，来观察反应速率的变化。实验结果表明，酸催化剂的浓度越高，反应速率越快。

实验报告_电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率

实验报告_电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率

用准一级反应

的方法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

一.[实验目的]

①学习用准一级反应方法研究非一级反应的方法。

②用电导法测定乙酸乙酯反应常数。

③掌握测量原理, 并熟悉电导率仪的使用。

二.[实验原理]

乙酸乙醋的皂化反应为:

CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa +C2H5OH

在该反应中, 设乙酸乙酯和碱的起始浓度分别为a和b(a>>b), x为t时刻反应物已反应掉的浓度(也就是不同时刻生成的NaAc的浓度)

CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa +C2H5OH

t=0 a b 0 0

t= t a-x b-x x x

t= ∞ →a-x →b-x →b →b

则其反应速率公式可写为

但是a>>b 所以(a-x)→a

则上式可写为)(xbKadtdxn （1）

对(l)式进行积分得反应速度常数K的表达式为

lntkabxbn

显然, 只要测出反应进程中t时的x值, 再将a, b代入上式, 就可以算出反应速率常数k值。由于反应在水溶液中进行, 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, 而Na+ 反应前后不变, OH-的迁移率比CH3COO-的迁移率大得多。随反应时间的增加, OH-不断减少, 而CH3COO-不断增加, 所以, 体系的电导率值不断下降。在一定的范围内, 可以认为体系电导率的减少与CH3COONa的浓度x的增加量成正比, 即

t=t: x=β(κ0-κt)

电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数数据处理

电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数数据处理

电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数数据处理

引言：

乙酸乙酯的皂化反应是化学工程和化学动力学中的一个重要实验。通过测定反应体系中电导率的变化，可以确定反应的速率常数。本文将详细介绍电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的数据处理方法。

一、实验原理：

乙酸乙酯的皂化反应可以表示为以下化学方程式：

乙酸乙酯 + NaOH → 乙酸钠 + 乙醇

在反应过程中，乙酸乙酯和NaOH溶液会发生离子交换，导致反应体系的电导率发生变化。通过测定反应体系的电导率随时间的变化，可以确定反应速率常数。

二、实验步骤：

1. 准备工作：

a. 准备乙酸乙酯和NaOH溶液，并分别测定其浓度。

b. 使用电导率计准备好的乙酸乙酯和NaOH溶液的初始电导率。

2. 实验操作：

a. 将乙酸乙酯和NaOH溶液按照一定的摩尔比例混合。

b. 将混合溶液倒入电导率计测量室，并记录初始电导率。

c. 开始计时，同时记录电导率随时间的变化。 d. 当电导率变化趋于稳定时，住手记录。

三、数据处理方法：

1. 绘制电导率随时间的曲线图：

将实验记录的电导率随时间的变化数据绘制成曲线图。横轴表示时间，纵轴表示电导率。根据实验结果，选择合适的曲线拟合方法，如线性、指数、对数等，拟合出最佳曲线。

2. 确定反应速率常数：

a. 根据拟合曲线的斜率，计算出反应速率常数k。斜率越大，反应速率越快。

b. 反应速率常数k的单位通常为mol/(L·s)。

3. 数据分析：

a. 根据实验中使用的乙酸乙酯和NaOH溶液的浓度，可以计算出反应物的摩尔浓度。

b. 利用反应速率常数k和反应物的摩尔浓度，可以进一步计算出反应速率。

四、实验注意事项：

1. 实验室操作要规范，注意安全。

2. 保持实验环境的恒温，温度对反应速率的影响较大。

3. 确保测量电导率的仪器准确可靠。

4. 实验中要注意反应物的摩尔比例，以保证反应的彻底进行。

实验八-电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

实验八-电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

实验八-电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

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.用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率

2.学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能

3.学会使用电导率仪和恒温水浴

二、 基本原理

1 乙酸乙酯皂化是一个二级反应，其反应式为

CH3COOC2H5+Na++OH-→CH3COO-+Na++C2H5OH

在反应过程中，各物质的浓度随时间改变。某一时刻的OH-离子浓度，可以用标准酸滴定，也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。以电导率仪测定溶液的电导率值 随时间的变化关系，可以监测反应的进程，进而可以求算反应的速率常数。反二级反应的速率与应物的浓度有关。方便起见，设计实验时应物的浓度均采用a作为起始浓度。当反应时间为t时，反应所生成的CH3COO-和C2H5OH的浓度为x，则CH3COOC2H5和NaOH的浓度为(a-x)。设逆反

应可以忽略，则有CH3COOC2H5

CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH

t=0 c c

0 0

t=t a-x a-x

x x

t→∞ →0 →0

→c →a

二级反应的速率方程可表示为

(1)

积分得

(2)

起始浓度a为已知，因此只要由实验测得不同时间t时的x值，以 对t作图，应得一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。

由于反应是在稀水溶液中进行的，因此可以假定CH3COONa全部电离。溶液中参与导电的离

子有Na+，OH-和CH3COO-等，而Na+在反应前后浓度不变，OH-的迁移率比CH3COO-大得多。随反应时间的增加，OH-不断减少，而CH3COO-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的电导值减少量和CH3COONa的浓度x的增加量成正比，即