电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数.doc
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1、电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数 I 目录 电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数.- 2 - 一、实验目的 - 2 - 二、基本原理 - 2 - 三、仪器试剂 - 3 - 1.仪器: - 3 - 2.试剂: - 3 - 四、实验步骤 - 3 - 五、实验数据及处理 - 4 - 六、 思考题 .- 7 - 七、注意 - 7 - 八、所有物质的包括四种模型三维优化结构,所有物质的最低能量及 部分键长键角。 - 7 - 1. CH3COOC2H5 .- 7 - 2、C2H5OH - 11 - 3、NaOH - 14 - 4、CH3COONa - 15 - 电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数 现
2、代教育技术作业(电导法测定乙酸乙酯造化反应的速 率常数) 一、实验目的一、实验目的 1.了解二级反映的特点,学会用图解计算法求取二级反映的速率常数; 2.用电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数,了解反应活化能的测定 方法。 二、基本原理二、基本原理 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而改变。某一时刻的 OH-离子浓 度可用标准酸进行滴定求得,也可通过测量某些物理性质而得到。用电导 仪测定溶液的电导值随时间的变化关系,可以检测反应的进程,进而可G 求算反应的速率
3、常数,二级反应的速率与反应物的浓度有关。如果反应物 CH3COOC2H5和 NaOH 的初 始浓度相同,则反应时间为 t 时,反应所产生 的 CH3COO- 和 C2H5OH 的浓度为,而 CH3COOC2H5 和 NaOH 的浓度x 为,设逆反应课忽略,则反应物和生成物的浓度随时间的变化关系为:)(xc CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH 000tcc tt xc xc xx tcccc 对上述二级反应的速率方程可表示为: (1)积分得:(2))(xcxckdtdx)(xccxkt 显然,只要测出反应进程中 时的值,再将 代入上式,就得到txc 速率常
4、数值。k 由于反应物是稀的水溶液,故可假定 CH3COONa 全部电离,则溶液 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- 的大得多,随着反应时间的增加, 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 化学与化学系实验报告 - 2 - 定范围内,可以认为体系电导值的减少量与 CH3COONa 的浓度的增加量x 成正比,即 (3)0t)( 0t GGx (4)tt )( 0 GGc 式中和 分别为溶液起始和 时的电导值,为反应终了时的 0 G t Gt G 电导值,为比例常数。
5、讲式(3)和(4)代入(2)得: (5))()()()()( 0000 GGcGGGGGGGGkt tttt 或 (6)cktGGGG tt ) ()( 0 从直线方程式(6)可知,只需测出、以及一组值,利用 0 G G t G 对 作图,应得一直线,由斜率即可求得反应速率常)()( 0 GGGG tt t 数值,的单位为。kkLmol 11 min 三、仪器试剂三、仪器试剂 1.仪器仪器:数字式电导率仪 1 套;恒温水浴 1 套;双管电导池 1 套;移液管 3 支(25ml);烧杯(100ml)2 个;停表 1 只。 2.试剂:试剂: (1) 自制 0.02mol/L 的乙酸乙酯溶液;分析纯
6、乙酸乙酯 (液体),M = 88.11g/mol,M%=99.5%,= 0.901g/L; (2) 自制 0.01mol/L 的醋酸钠溶液:M = 82.03g/mol,M% = 99.0%; (3) 自制 0.02mol/L 的氢氧化钠,称取氢氧化钠大约在 (1.95301.9734)g 时,其浓度值在 0.02mol/Ll 左右;要用邻苯二甲酸氢 钾(0.1689g/L)进行标定。 (4)0.01mol/L 的氢氧化钠经稀释可得。 四、实验步骤四、实验步骤 1. 熟悉电导率仪的使用方法。 2. 调节恒温水浴为所要求之温度(25、30)。开启电导仪的电源 进行预热。 3. 预习时首先将两个双
7、口电导池及单口电导池洗净、烘干,待用。 电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数 - 3 - 4. G0、G的测定:用两个单口电导池分别盛入 0.0100M 的氢氧化 钠 35ml(用以测定 G0)和 0.0100M 的醋酸钠 35ml(用以测定 G), 恒温 10 分钟后测其溶液的电导值,每 2 分钟读一次数,读三次。 5. Gt的测定:双口电导池支管内准确盛入 25ml 0.0200M 的氢氧 化钠溶液,支管内准确盛入 25ml 0.0200的乙酸乙醋,与测 G0、G的 溶液 同时放入水浴中恒温 10 分钟并记下此时温度。 6. 用洗耳球将 B 管溶液压入 A 管,压入一半时开始计时,反复压几
8、次 使溶液混合均匀, 混合后要立即用橡皮塞塞住瓶口,并观察液面是否淹没 电极,并立即开始测其电导值。每 2 分钟读一次数,直到电导值变化不 大为止。 7. 每次更换溶液时要先用蒸馏水淋洗电极,再用待测液仔细淋洗电极 后再进行测量。测定完 G0、G的溶液不要弃去,待测定 Gt后再测量一 次,以验证及供另一温度下测定之用。 8. 用同样方法测定另一温度下的 G0、G 、Gt。 9. 测定完毕用蒸馏水淋洗电极,并将电极浸入蒸馏水中。 10. 按上述操作步骤测定另一个温度时的反应速率常数,并按阿伦尼 乌斯公式进行计算反应活化能。 五、实验数据及处理五、实验数据及处理 做 图,由直线斜率求出反应速率常数
9、 k(t1),)()( 0 GGGG tt t k(t2),并计算反应活化能 E。 表一 25oC 时不同时间反应液的电导 mint 1 cmsGt)()( 0 GGGG tt 2 2.03 2.78151 4 1.98 2.94737 6 1.90 3.24528 8 1.81 3.63918 10 1.74 4.00000 12 1.69 4.29412 14 1.65 4.55556 16 1.61 4.84416 18 1.58 5.08108 化学与化学系实验报告 - 4 - 20 1.54 5.42857 22 1.52 5.61765 24 1.49 5.92308 26 1.4
10、7 6.14286 28 1.44 6.50000 301.42 6.75862 32 1.40 7.03517 34 1.39 7.18182 36 1.37 7.49057 38 1.36 7.65385 40 1.34 8.00000 42 1.33 8.18367 44 1.31 8.57447 46 1.30 8.78261 48 1.29 9.00000 50 1.28 9.22727 52 1.27 9.46512 54 1.26 9.71429 56 1.25 9.97561 T=30oC,=4.93103 0 G 1 cms 13 1092 . 0 cmsG 表二 30oC
11、时不同时间反应液的电导 mint 1 cmsGt)()( 0 GGGG tt 22.242.03788 42.122.34167 62.012.67890 81.923.01000 101.853.31183 121.793.60920 141.733.95062 电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数 - 5 - 161.694.20799 181.654.49315 201.614.81159 221.585.07576 241.565.26563 261.535.57377 281.515.79611 301.496.03569 321.476.29091 25oC 时, 图 )()( 0
12、 GGGG tt t 图 1 30oC 时, 图)()( 0 GGGG tt t 图 2 如图,由 25oC 时,斜率 k(t1)c=0.13318,得出速率常数 k(t1) =6.659mol-1Lmin-1 05101520253035 2 3 4 5 6 7 (G0-Gt)/(Gt- G ) t/min B Linear Fit of Data1_B Y=1.86744+0.15390X R=0.99841 0102030405060 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (G0-Gt)/(Gt-G ) t/min B Linear Fit of Data1_B R=0.999 Y
13、=2.63926+0.13318X 化学与化学系实验报告 - 6 - 由 30oC 时,斜率 k(t2)c=0.15390, 得出速率常数 k(t2)=7.695mol- 1Lmin-1 由阿仑尼乌斯公式: ln 121212 )()()(TRTTTEatktk 带入数据得: 1 71.21 molkJEa 六、六、 思考题思考题 1.为什么本实验在恒温下进行,而且 CH3COOC2H5 和 NaOH 溶液在混合 前要预先恒温? 解答:反应速率常数是一个与温度有关的物理量,温度会影响反应的速率 常数,因此实验要保持恒温,才能测定该温度条件下的速率常数。 七、注意七、注意 1. 在每次测定电导值
14、之前都要校正电导率仪。 2. 不可用纸擦拭铂黑电极。 八、所有物质的包括四种模型三维优化结构,所有物质的最低能量八、所有物质的包括四种模型三维优化结构,所有物质的最低能量 及部分键长键角。及部分键长键角。 1. CH3COOC2H5 (1)四种模型三维优化结构 Sticks Cylindrical Bonds 电导法测定乙酸乙酯造化反应的速率常数 - 7 - Ballstick Space Filling (2)最低能量 Warning: Some parameters are guessed (Quality = 1). Iteration 0 Steric Energy 14.943 RM
15、S Gradient 22.822 RMS Move 0.0000 Iteration 1 Steric Energy 8.666 RMS Gradient 10.589 RMS Move 0.0123 Iteration 2 Steric Energy 6.195 RMS Gradient 7.256 RMS Move 0.0122 Iteration 3 Steric Energy 5.107 RMS Gradient 5.142 RMS Move 0.0086 Iteration 4 Steric Energy 4.636 RMS Gradient 3.692 RMS Move 0.00
16、52 Iteration 5 Steric Energy 4.345 RMS Gradient 3.087 RMS Move 0.0042 Iteration 6 Steric Energy 4.081 RMS Gradient 2.835 RMS Move 0.0051 Iteration 7 Steric Energy 3.799 RMS Gradient 1.941 RMS Move 0.0069 Iteration 8 Steric Energy 3.699 RMS Gradient 1.850 RMS Move 0.0033 Iteration 9 Steric Energy 3.5
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- 电导 测定 乙酸乙酯 造化 反应 速率 常数
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