物理化学实验报告乙酸乙酯皂化反应动力学

乙酸乙酯皂化反应动力学 一、实验目的 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）由不同温度下的速率常数求反应的活化能。 二、实验原理 乙酸乙酯在碱性水溶液中的消解反应即皂化反应，其反应式为： CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH 反应式是二级反应，反应速率与CH3COOC2H5及NaOH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：dxdt = k(a − x)(b − x) k 为反应速率常数，当 a = b 时，上式为： dxdt = k(a − x)2 反应开始时 t＝0 ，反应物的浓度为 a ，积分上式得： k＝1tax(a − x) 在一定温度下，由实验测得不同 t 时的 x 值，由上式可计算出 k 值。 改变实验温度，求得不同温度下的 k 值，根据Arrhenius 方程的不定积分式有： lnk = − EaRT + c 以 lnk 对1 T⁄ 作图，得一条直线，从直线斜率可求得 Ea。 若求得热力学温度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为下式求得 Ea值： Ea = (Rln k1k2)( 1T2− 1T1⁄) 本实验通过测量溶液的电导率 κ 代替测量生成物浓度 x（或反应物浓度）。乙酸乙酯、乙醇是非电解质。在稀溶液中，非电解质电导率与浓度成正比，溶液的电导率是各离子电导之和。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 OH−与 CH3COO−浓度的变化，溶液中 OH−的导电能力约为 CH3COO−的五倍，随 着反应的进行， OH− 浓度降低， CH3COO− 的尝试升高，溶液导电能力明显下降。 一定温度下，在稀溶液中反应，κ0, κt, κ∞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，于是： t = 0 ，κ0 = A1a ; t = t ，κt = A1(a − x) + A2x ; t = ∞ ，κ∞= A2a ; 由此得 κ0 − κt = (A1 − A2)x 即 x = (κ0 − κt)/(A1 − A2) κt − κ∞= (A1 − A2)(a − x) 即 (a − x) = (κt − κ∞)/(A1 − A2) 而 k＝1tax(a− x)即 κ0 − κtκt − κ∞＝kat 上式变形为： κt＝κ0− κtkat+ κ∞ 以κt对κ0− κtt作图为一直线，斜率为1ka，由此可求出 k 。 三、 仪器和试剂 恒温槽、电导率仪、电导电极、叉形电导池...