电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数.pptxVIP

物理化学实验电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数第一页，共二十一页。实验目的用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，了解反应活化能的测定方法了解二级反应的特点，学会用图解计算法求取二级反应的速率常数及其活化能熟悉电导测量方法和电导率仪的使用。第二页，共二十一页。实验原理乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应：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，可以用标准酸进行滴定求得，也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。以电导仪测定溶液的电导值 G 随时间的变化关系，可以监测反应的进程，进而可求算反应的速率常数。第三页，共二十一页。实验原理 二级反应的速率与反应物的浓度有关。为了处理方便起见，在设计实验时将反应物 CH3COOC2H5 和 NaOH 采用相同的浓度 c 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 ，那么CH3COOC2H5 和 NaOH的浓度则为 (c-x) 。设逆反应可以忽略，则应有第四页，共二十一页。实验原理第五页，共二十一页。实验原理(1)二级反应的速率方程可表示为积分得(2)故只要测出反应进程中 t 时的 x 值，再将 c 代入，就可以算出反应速率常数 k 值。第六页，共二十一页。实验原理 由于反应是在稀的水溶液中进行的，故可假定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-的迁移率大得多。随着反应时间的增加， OH-不断减少，而CH3COO-不断增加，所以体系电导值不断下降。在一定范围内，可以认为体系电导值的减少量和CH3COONa的浓度 x 的增加量成正比，即 第七页，共二十一页。实验原理（3）（4）式中G0和Gt 分别为起始和 t 时的电导值， 为反应终了时的 电导值，β 为比例常数。将（3）、（4）式代入式（2）得： 第八页，共二十一页。实验原理 （5）整理成 从直线方程式（5）可知，只要测定出G0、以及一组Gt 值后，利用 对 t 作图，应得一直线，由斜率即可求得反应速率常数 k 值，k 的单位为min-1?mol -1? dm3。第九页，共二十一页。仪器和试剂电导率仪 一套 恒温水浴 一套叉形电导池 2只 移液管（10mL） 2支烧杯（50 ml） 一只 容量瓶（100 mL） 1个称量瓶（25mm?23mm） 一只 停表 一只乙酸乙酯（分析纯） 氢氧化钠（0.0200 mol/L）CH3COONa (分析纯)第十页，共二十一页。恒温槽叉形电导池第十一页，共二十一页。电导率仪第十二页，共二十一页。实验步骤 1、恒温槽调节及溶液的配制开启恒温水浴，调节恒温槽温度到适宜温度。配制0.0200 mol/L的乙酸乙酯溶液100mL。分别取10mL蒸馏水和10mL 0.0200 mol/L NaOH的溶液，加到洁净、干燥的叉形电导池中充分混合均匀，置于恒温槽中恒温10min。第十三页，共二十一页。2、 G0、G∞ 的测定用电导率测定上述已恒温的溶液的电导值G0。实验测定中，不可能等到t?∞，且反应也并不完全不可逆，所以通常以0.0100 mol/L的CH3COONa溶液的电导值作为G∞，测量方法同G0。必须注意，每次更换电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导池，接着再用被测溶液淋洗2到3次。 第十四页，共二十一页。3、 Gt的测定 在另一支叉形电导池直支管中加入0.0200 mol/L的乙酸乙酯溶液10mL，侧支管中加入0.0200 mol/L的NaOH溶液10mL，并把洗净的电导电极插入直支管中。在恒温情况下，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间，并在恒温槽中将叉形电导池中溶液混合均匀并立即测其电导值，每隔2 min测一次，直到电导数值变化不大时（一般45min到60min）。第十五页，共二十一页。4、反应活化能的测量如果实验时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测定另一温度下的反应速率常数 k 值，用阿仑尼乌斯（Arrhenius）公式，计算反应活化能。（6）式中 k1、k2 分别为温度T1、T2 时测得的反应速率常数，R 为气体常数，E 为反应的活化能。第十六页，共二十一页。数据处理 一、根据测定数据，以对t作图，应得一直线，由斜率即可求出反应速率常数k值。二、由不同温度所求得的k1、k2，求出反应活化能E。第十七页，共