实验报告 乙酸乙酯皂化反应 (超全思考题)

乙酸乙酯皂化反应速度常相数的测定

一、实验目的

1．通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。 2．求反应的活化能。

3．进一步理解二级反应的特点。 4．掌握电导仪的使用方法。

二、基本原理

乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应：

CH3COOC2H5OHCH3COOC2H5OH

设在时间t时生成浓度为x，则该反应的动力学方程式为

dxk(ax)(bx) （8-1） dt式中，a，b分别为乙酸乙酯和碱的起始浓度，k为反应速率常数，若a=b,则（8-1）式变为

dxk(ax)2 （8-2） dt1x积分上式得： k （8-3）

ta(ax)由实验测的不同t时的x值，则可根据式（8-3）计算出不同t时的k值。如果k值为常数，就可证明反应是二级的。通常是作

x对t图，如果所的是直线，也可证明反应是二级

(ax)反应，并可从直线的斜率求出k值。

不同时间下生成物的浓度可用化学分析法测定，也可用物理化学分析法测定。本实验用电导法测定x值，测定的根据是：

（1）

溶液中OH离子的电导率比离子（即CH3COO）的电导率要大很多。因此，随着反应的进行，OH离子的浓度不断降低，溶液的电导率就随着下降。

（2）

在稀溶液中，每种强电解质的电导率与其浓度成正比，而且溶液的总电导率

聊城大学 化学化工学院 聂虎 洋洋

就等于组成溶液的电解质的电导率之和。

依据上述两点，对乙酸乙酯皂化反应来说，反映物和生成物只有NaOH和NaAc是

强电解质，乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性，它们的浓度变化不至于影响电导率的数值。如果是在稀溶液下进行反应，则

0A1a A2a

tA1(ax)A2x

式中：A1，A2是与温度、溶剂、电解质NaOH和NaAc的性质有关的比例常数；

0，分别为反应开始和终了是溶液的总电导率；t为时间t时溶液的总电导率。由此三

式可以得到：

x(0t)a （8-4）

0若乙酸乙酯与NaOH的起始浓度相等，将（8-4）式代入（8-3）式得：

k由上式变换为：

10t （8-5） tatt作t~0tkat （8-6）

0tt图，由直线的斜率可求k值，即

m11，k kama由（8-3）式可知，本反应的半衰期为：

t1/21 （8-7） ka可见，两反应物起始浓度相同的二级反应，其半衰期t1/2与起始浓度成反比，由（8-7）式可知，此处t1/2亦即作图所得直线之斜率。

若由实验求得两个不同温度下的速度常数k，则可利用公式（8-8）计算出反应的活化能Ea。

聊城大学 化学化工学院 聂虎 洋洋

lnk2Ea11 （8-8） k1RT1T2三、仪器和试剂

恒温槽1套； 电导仪1套；

锥形瓶（250mL）2只； 停表1块；

烧杯（250mL）1只； 容量瓶（100mL）2只；

移液管（20mL）2支； 比色管（50mL）2支； 0.02molL1NaOH溶液； 0.02molL1CH3COOC2H5溶液； 0.01molL1NaOH溶液； 0.01molL1CH3COONa溶液。

四、操作步骤

1．准确配制0.02molL1的NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液。调节恒温槽温度至25℃，调试好电导仪。将电导池（如图8-1）及0.02molL1的NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浸入恒温槽中恒温待用。

2．分别取适量0.01molL1的NaOH溶液和CH3COONa溶液注入干燥的比色管中，插入电极，溶液面必须浸没铂黑电极，置于恒温槽中恒温15分钟，待其恒温后测其电导，分别为G0和G值，记下数据。

3．取20mL0.02molL1的CH3COOC2H5溶液和20mL0.02molL1的NaOH溶液，分别注入双叉管的两个叉管中（注意勿使二溶液混合），插入电极并置于恒温槽中恒温10分钟。然后摇动双叉管，使两种溶液均匀混合并导入装有电极一侧的叉管之中，同时开动停表，作为反应的起始时间。从计时开始，在第5、10、15、20、25、30、40、50、60分钟各测一次电导值。

4．在30℃下按上述三步骤进行实验。

五、数据记录和处理

将测得数据记录于下表：

聊城大学 化学化工学院 聂虎 洋洋

室温：18.6℃ 大气压：721.5

=0.02

4 =0.01

30℃ 单位：×10 0 5 10 15 20 25 30 40 0.1 0.160 0.156 0.151 0.144 0.135 0.130 0.125 / -0.020 -0.008 -0.0043 -0.0031 -0.0019 -0.00159 -0.0025 425℃ 单位：×10 0 5 10 15 20 25 30 40 / 0.161 0.154 0.145 0.134 0.128 0.127 0.120 / -0.017 -0.0082 -0.00387 -0.00212 -0.00188 -0.0014 -0.0008 说明：其中温度为30℃时的实验数据为我小组所测，25℃时的数据是参考其他小组多得。

1.利用表中数据以对作图求两温度下的。

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25℃时的—图

30℃时的

—图

2.利用所作之图求两温度下的25℃：测量的30℃：测量的

=0.19=0.1850

，并与测量所得之 作图所得 作图所得

进行比较。

=0.1743=0.1638

可以看出作图所求的两温度下的比测量值小一些，说明可能是测量时间太短，反应

不完全所造成的，再就是可能数据处理存在着误差，使得结果偏小。

3.求此反应在25℃和35℃时的半衰期由图象法可以求出半衰期分别为：25℃：4.计算此反应的活化能

。

值。

30℃：

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六、注意事项

1.注意每次测量之前都应该校正。

2.选择合适的量程，使得读取的数值在10～100之间。

3.进行实验时，溶液面必须浸没电极，实验完毕，一定要用蒸馏水把电极冲洗干净并放入去离子水中。

七、思考题

1.为什么以0.01molL1的NaOH溶液和0.01molL1的CH3COONa溶液测得的电导，就可以认为是G0和G。

答：因为它们是强电解质，在稀溶液中，每种强电解质的电导率与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成溶液的电解质的电导率之和。

2. 如果两种反应物起始浓度不同，怎么求速率常数？

答：设起始反应物浓度分别为a,b 其动力学方程式为{1/(a-b)}ln[{b(a-x)}/a(b-x)}]=kt,其中x为t时刻的产物浓度 x用电导仪测的Go,Gt 求得

3．如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？

1x答：k （8-3）

ta(ax)由实验测的不同t时的x值，则可根据式（8-3）计算出不同t时的k值。如果k值为常数，就可证明反应是二级的。通常是作

x对t图，如果所的是直线，也可证明反应是二级

(ax)反应，并可从直线的斜率求出k值。

4. 为什么本实验要在恒温条件下进行？而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液在混合前还要预先恒温？

答：不同温度条件下所得速率常数不一样。保证温度的均一性，使得所测速率常数更加准确。