电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

一、实验目的

1.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； 2.用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数，了解反应活化能的测定方法。 二、实验原理

乙酸乙酯皂化是一个二级反应，其反应式为：

在反应过程中，各物质的浓度随时间而变。某一时刻的OH-离子浓度可用标准酸进行滴定求得，也可通过测定溶液的某些物理性质而得到。用电导仪测定溶液的电导值G随时间的变化关系，可以监测反应进程，进而可求算反应的速率常数。二级反应的速率与反应物的浓度有关。若反应物CH3COOC2H5和NaOH的初始浓度相同（均设为c），设反应时间为t时，反应所产生的CH3COO-和C2H5OH的浓度为x，若逆反应可忽略，则反映物和产物的浓度时间的关系为：

上述二级反应的速率方程可表示为：dx/dt=k(c-x)(c-x) （1） 积分得：kt=x/c(c-x) （2）

显然，只要测出反应进程中任意时刻t时的x值，再将已知浓度c代入上式，即可得到反应的速率常数k值。

因反应物是稀水溶液，故可假定全部电离。则溶液中参与导电的离子有Na+、OH-和CH3COOH等，Na+在反应前后浓度不变，OH-的迁移率比的大得多。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。在一定范围内，可以认为体系电导值的减少量与CH3COONa的浓度x的增加量成正比，即： t=t时， x=β(G0-Gt) （3）

t=∞时，c=β(G0-G∞) （4）

式中G0和Gt分别是溶液起始和t时的电导值,，G∞为反应终了时的电导值，β是比例系数。将(3)、(4)代入(2)得：

kt=β(G0-Gt)/cβ[(G0-G∞)- (G0-Gt)]= (G0-Gt)/c (Gt-G∞) （5） 或写成 (G0-Gt)/ (Gt-G∞) = ckt （6）

从（6）式可知，只要测出G0、G∞和一组Gt值，由(G0—G∞)/(Gt—G∞)对t作图，应得一直线，从其斜率即可求得速率常数k值。 三、实验仪器与试剂

数字电导仪 停表

恒温水浴 移液管(10 mL)

双管电导池 铂黑电极 1支 洗耳球 1个 NaOH(0.0200、0.0400 mol/L) CH3COONa(0.0200 mol/L) CH3COOC2H5（0.0400 mol/L) 四、实验步骤

1.开启恒温水浴电源，将温度调至所需值25℃。开启电导率仪的热源预热。本实验用试管作电导池。 2.配制溶液

分别配制0.0200mol/LNaOH、0.0400mol/LNaOH、0.0200mol/LCH3COONa、0.0400mol/L CH3COOC2H5各50mL。 3.G0的测定

（1）洗净烧杯并烘干，倒入适量0.0200 mol/LNaOH溶液（以能浸没铂黑电极并高出1cm为宜）。

（2）用电导水洗涤铂黑电极，再用0.0200 mol/LNaOH溶液淋洗，然后置入烧杯。 （3）将安好的烧杯置于已恒温的水浴中恒温10min。

（4）测量溶液的电导(率)值，每隔2 min测量一次，共3次，取其平均值。 4.G∞的测定

实验测定过程不可能进行到t=∞，且反应也并不完全可逆,故通常以0.0200 mol/L的CH3COONa溶液的电导(率)值作为G∞，测量方法与G0的测量方法相同。但必须注意，每次更换测量溶液时，须用电导水淋洗电极和试管，再用被测溶液淋洗3次。 5.Gt的测定

（1）电导池和电极的处理方法与上述相同，装后置烧杯中。

（2）用移液管量准确取10 mL 0.0400 mol/LNaOH溶液放入洗净并干燥的烧杯，用另一支移液管吸取10 mL 0.0400 mol/L CH3COOC2H5溶液注入烧杯中，均置于恒温水浴中恒温10分钟。

（3）将CH3COOC2H5溶液快速倒入烧杯中，溶液倒入一半时，开始记时，并继续倒完，使溶液混合均匀，并立即测量溶液的电导（率）值。注意不要使溶液逸出。

（4）每隔2 min测量一次，测15次，再每隔5分钟测一次，测4次，直至电导(率)值基本不变为止，共19个数据。除记录第一个数据的外，其它各数据在测量时，应该尽量保持在整数分钟时测定，以便于进行数据处理。整个反应约需时45 min～1 h。 （5）反应结束后，倒掉反应液，洗净烧杯和电导电极。 五、实验数据记录及处理 1.数据记录及计算

表1 G0和G∞的测定

项目 G0×103（μs/cm） 3μs/cm）G∞×10（ 1 2.75 0.97 2 2.75 0.94 表2 Gt的测定

3 2.45 0.95 平均值 2.65 0.95 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 时间（t/min） 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Gt/(μs/cm ) 3.04 2.88 2.75 2.64 2.54 2.45 2.38 2.31 2.25 2.20 2.15 (G0-Gt)/ (Gt-G∞) -0.1866 -0.1192 -0.0556 0.0059 0.0692 0.1333 0.1888 0.2500 0.3077 0.3600 0.4167