首頁 物理化學實驗

.2電導法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數

一、實驗目的

(1) 測定皂化反應中電導率的變化,計算反應速率常數。

(2) 了解二級反應的特點,學會用圖解法求二級反應的速率常數。

(3) 熟悉電導率儀的使用。

二、實驗原理

乙酸乙酯皂化反應是一個典型的二級反應:

CH3COOC2H5+OH-CH3COO-+C2H5OH

t=0ab00

t=ta-xb-xxx

反應速率方程為:

dxdt=k(a-x)(b-x)(1)

式中:a,b分別表示兩反應物的初始濃度;x表示經過時間t後消耗的反應物濃度;k表示反應速率常數。為了數據處理方便,設計實驗使兩種反應物的起始濃度相同,即a=b,此時(1)式可以寫成:

dxdt=k(a-x)2(2)

積分得:

k=1ta·x(a-x)(3)

由(3)式可知,隻要測得t時刻某一組分的濃度就可求得反應速率常數。測定該反應體係組分濃度的方法很多,本實驗使用電導率儀測量皂化反應進程中體係電導率隨時間的變化,在整個反應係統中可近似認為乙酸乙酯和乙醇是不導電的,反應過程中溶液電導率的變化完全是由於反應物OH-不斷被產物CH3OO-所取代而引起的。而OH-的電導率比CH3COO-大得多,所以,隨著反應的進行,OH-濃度不斷減小,溶液電導率不斷降低。另外,在稀溶液中,每種強電解質的電導率與其濃度成正比,而且溶液的總電導率等於組成溶液的電解質的電導率之和。

基於上述兩點假設,再考慮到反應開始時溶液電導率κ0完全取決於NaOH濃度,反應結束後溶液電導率κ∞完全取決於CH3COONa濃度。

對於稀溶**係,令κ0、κt和κ∞分別表示反應起始時、反應開始後t時刻和反應終了時溶液的電導率。顯然κ0是濃度為a的NaOH溶液的電導率,κ∞是濃度為a的CH3COONa溶液的電導率,κt是濃度為(a-x)的NaOH與濃度為x的CH3COONa溶液的電導率之和。由此可得到下列關係式: