电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数是什么?
乙酸乙酯皂化反应: CH3COOC2H5 +NaOH → CH3COONa +C2H5OH t = 0: c c 0 0
t = t: c-x c-x x xt →∞: → → →c →c反应速率方程为积分得:只要测出反应进程中t时的x值,再将c代入上式,就可以算出反应速率常数k值。
用二级反应的方法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数,要保证强电解质浓度与电导为正比例关系需要NaOH的浓度足够低,乙酸乙酯浓度如果低了,配制浓度的误差会增大,如果采用准一级反应的方法可以改善实验的结果。
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二级反应的反应速度方程式为:dx/dt=k(a-x)(b-x),a与b分别为反应物开始时的浓度,x为生成物的浓度。二级反应的半衰期为1/(k*a) (只适用于只有一种反应物的二级反应;两种反应物的二级反应的半衰期公式比较复杂,除包含速率常数k外,还与反应物起始浓度有关),即开始时反应物浓度愈大,则完成浓度减半所需的时间愈短。
二级反应最为常见,如乙烯、丙烯、异丁烯的二聚反应,乙酸乙酯的水解,甲醛的热分解等,都是二级反应。
实验测定的数值与理论值比较的相对误差比较大,主要原因可能有:温度不够恒定。温度对反应速率k受温度的影响很大,实验所使用的恒温槽的恒温效果不是很好,在测定的过程中温度会有±0.2℃的飘动,造成实验测定数值产生误差;
实验测定速率常数与活化能的前提是反应物乙酸乙酯与NaOH起始浓度相同,由于反应物浓度很低(0.0200mol/L),因此,很难把两种溶液的浓度配制得恰好相等,所以,实验测定时很可能反应物浓度时不相等的,因此,会对实验测定结果造成很大的影响。
乙酸乙醋易挥发,当场配制既浪费时间又很难准确,必须由实验教师先大量配置好,但在放置过程中往往会因为发生水解,而使得浓度降低,因此,由于不能保证乙酸乙酯浓度的准确性而影响实验结果的测定。
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不同的反应物初始浓度比对电导法测定皂化反应速率常数有明显的影响:
1、当乙酸乙酯的初始浓度和氢氧化钠的初始浓度相等时(a= b) ,可用电导法测定皂化反应的速率常数。但由于物质纯度的限制及配制溶液时的误差等原因,很难使a与b达到真正意义上的相等,而且影响测定的因素也较多,故使所测结果仍有一定的误差。
2、当a<b (1<ba≤115) 时,N aOH 过量,体系中由于消耗了与CH3COOC2H5等量的N aOH,使体系的电导也会产生很大的变化,而且所需时间也较小,a与b的浓度也可分别控制。实验证明,在所选浓度范围内, 用电导法可较好地测定皂化反应的速率常数。
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数是常数。
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1、电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数的步骤:
①调节恒温槽的温度在26.00℃;
②在1-3号大试管中,依次倒入约20mL蒸馏水、35mL 1.985×10-2mol/L的氢氧化钠溶液和25mL1.985×10-2mol/L乙酸乙酯溶液,塞紧试管口,并置于恒温槽中恒温。
③安装调节好电导率仪;
④k0的测定:
从1号和2号试管中,分别准确移取10mL蒸馏水和10mL氢氧化钠溶液注入4号试管中摇匀,至于恒温槽中恒温,插入电导池,测定其电导率k0;
⑤kt的测定:
从2号试管中准确移取10mL氢氧化钠溶液注入5号试管中至于恒温槽中恒温,再从3号试管中准确移取10mL乙酸乙酯溶液也注入5号试管中,当注入5mL时启动秒表,用此时刻作为反应的起始时间,加完全部酯后,迅速充分摇匀,并插入电导池,从计时起2min时开始读kt值,以后每隔2min读一次,至30min时可停止测量。
⑥反应活化能的测定:
在35℃恒温条件下,用上述步骤测定kt值。
2、pH法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数的步骤:
1).开启恒温水浴电源,将温度调至35℃.
2).配制纯乙酸乙酯溶液
配制0.0200mol/L乙酸乙酯溶液。先计算配制0.0200mol/L乙酸乙酯溶液100ml所需的分析乙酸乙酯(约0.1762g)量,根据乙酸乙酯温度与密度的关系式: ρ=925.54-1.68×t-1.95×10-3 t² 式中:ρ、t的单位分别为kg·m-3 和℃,计算该温度下对应的密度并换算成配准100ml 0.0200mol/L所需乙酸乙酯的体积,用0.5ml刻度移液管移取所需的体积,加到预先放好2/3去离子水的100ml容量瓶中,然后稀释至刻度,加盖摇匀备用。
3).测定35℃,起始浓度的pH值,C(NaOH)=10 pH-14 mol/L,移取20mlNaOH溶液,准确加入20ml水,放入pH计,稳定后读数并记录。
4).测定35℃,t时刻对应的pH值,Ct(NaOH)=10 pH-14 mol/L,移取20mlNaOH溶
液至测定管,准确加入20ml乙酸乙酯溶液至测定管另外一侧,放入pH计,记录不同时间t的pH值。每分钟测定一次,测25分钟。
5).重复上述操作,测定40℃时的pH值。
6).处理、计算反应速率常数k和表观活化能Ea。