乙酸乙酯溶液配制方法

一、实验目的

（1）测定乙酸乙酯的皂化反应速率常数，了解反应活化能的测定方法。

（2）了解二级反应的特点，学会用图解计算法求出二级反应的反应速率常数。

（3）熟悉电导仪的使用。

二、实验原理

乙酸乙酯皂化反应是典型的二级反应：

时间为t的反应速度和反应物浓度的关系为：

式中，k为反应速率常数。将式 （3－27）积分可得：

从式 （3－28）中可以看出，原始浓度c是已知的，只要测出t时的x值，就可算出反应速率常数k值。

用电导法测定x的依据：

（1）此溶液的电导主要是强电解质Na OH、CH3COONa所贡献，即OH－、Na＋、CH3COO－（水电离的H＋可以忽略），在反应前后，Na＋浓度不变，OH－浓度不断减少， CH3COO－浓度相应增加，而OH－比CH3COO－的摩尔电导率大得多，所以溶液的电导总趋势为下降。

（2）在稀溶液中，每种离子的电导与其浓度成正比，而且溶液的总电导等于组成溶液的各离子的电导之和。需要说明的是：因为溶液的电导与其电导率是成正比关系，所以本实验直接用溶液的电导率的测定来代替溶液电导的测定。

对于乙酸乙酯的皂化反应来说，当反应开始时，只有Na＋和OH－，假定开始时电导κ0，即：

t＝0时，κ0＝A1c 　（3－29）

当反应进行完全时 （此为一种假想状态），溶液中只有Na＋和CH3COO－，此时电导为κ∞，即：

t＝ “∞”时，κ∞＝A2c 　（3－30）

其中A1、A2为与温度、溶剂、电解质有关的常数，当反应进行到t时刻时， CH3COONa浓度为x，Na OH的浓度为c－x，则总电导为κt，即：

t＝t时，κt＝A2x＋A1（c－x） 　（3－31）

将式 （3－29）和式 （3－30）代入式 （3－31）得：

将式 （3－32）代入式 （3－28）得：

整理式 （3－33）得：

一般地，反应速率常数k与反应温度T之间服从阿仑尼乌斯方程。即：

式中，Ea为此反应的表观活化能；C为积分常数。

在不同的反应温度下测定其反应速率常数k，作lnk－1／T图，应得一条直线，其斜率为－Ea／R，可以算出反应的表现活化能Ea。

三、仪器和试剂

1．仪器

恒温槽 （或超级恒温器）（1套）、双管皂化池 （1个）、电导池 （1个）、秒表 （1只）、电导率仪 （1套）、电导水 （或重蒸馏水）、20．00cm3移液管 （3支）。

2．试剂

乙酸乙酯 （AR）、Na OH（无Na2CO3、Na Cl等杂质）。

四、操作步骤

1．了解和熟悉电导仪的构造和使用

见第二章第三节实验仪器使用简介。

2．配制0．0200mol／dm3的Na OH和0．0200mol／dm3CH3COOC2H5溶液

（1）乙酸乙酯溶液配制方法：先算出100cm30．0200mol／dm3CH3COOC2H5中溶质的质量，在100cm3的容量瓶中加入少量的电导水，准确称其质量，然后用小滴瓶滴入10滴乙酸乙酯，摇匀后称其质量，计算出每一滴乙酸乙酯的质量，然后算出0．0200mol／dm3乙酸乙酯所需加入乙酸乙酯的滴数，用控制滴数方法加入接近所需加入乙酸乙酯的量，摇匀后称其质量，最后几滴应特别小心，为避免因最后一滴的滴入而使加入的量超过其所需质量，可采用滴管口刚刚接触滴瓶中的液面而吸入液体的方法，此时吸入液体一般少于1滴，然后滴入容量瓶中，称量乙酸乙酯的量与理论计算的量不得超过1mg。

（2）氢氧化钠的配制：先称Na OH配制0．1mol／dm3的Na OH溶液，用基准试剂标定其浓度，计算0．0200mol／dm3Na OH溶液100cm3所需预先配制的Na OH的体积，用移液管吸入其量加入100cm3的容量瓶中，用电导水定容。

3．κ0的测定

吸取20．00cm30．0200mol／dm3的Na OH和20．00cm3蒸馏水置于干燥的电导池中，制成0．0100mol／dm3的Na OH；插入铂黑电导电极，液面应至少高出铂黑片1cm，调节超级恒温器使水温为20℃，使0．0100mol／dm3的Na OH恒温10min；然后接通电导率仪，测定电导率，记录电导率数值。然后取出铂黑电极，0．0100mol／dm3Na OH盖上塞子，备下一次使用。

4．κt的测定

将干燥、洁净的双管皂化池 （图3－10）放在恒温槽中并夹好，用移液管量取20．00cm3 0．02mol／dm3的Na OH溶液于A管，用另一支移液管量取20．00cm30．02mol／dm3的乙酸乙酯溶液于B管，塞好塞子，以防挥发。将铂黑电极经重蒸馏水洗后，用滤纸小心吸干电极上的水（千万不要碰到电极上的铂黑），然后将电极插入A管，20℃恒温10min，打开B管塞子，用洗耳球通过B管上口将乙酸乙酯溶液迅速压入A管（此时A管不要塞紧，不要用力过猛以免溶液溅出）与Na OH溶液混合，当乙酸乙酯压入一半时开始记时，反复压几次即可混合均匀。开始每分钟读一次数据，10min后每2min读取一次数据。

图3－10 双管皂化池示意图

5．测量不同温度下的κ0、κt值

将皂化池洗净并烘干，按3、4步骤分别测定25℃、30℃、35℃、40℃的κ0、κt之值。

实验完毕，将铂黑电极用蒸馏水洗净，并装入盛有蒸馏水的150cm3广口瓶中。

五、数据记录和处理

（1）数据记录于下表中。

（2）作κt－t图，由κt－t图外推至t＝0处，可求得κ0，与测得的κ0比较并简单讨论之。

（3）作κt－（κ0－κt）／t图，由直线的斜率求出相应温度下的k值。

（4）作lgk－1／T图，由直线斜率求出反应活化能。

六、思考题

（1）配制乙酸乙酯溶液时，为什么在容量瓶中要事先加入适量的蒸馏水？

（2）为什么0．0200mol／dm3的Na OH稀释1倍后的电导率就可认为是κ0？仿此怎样确定κ∞？

（3）为什么要使两种反应物浓度相等？若起始浓度不同时，应如何计算k值？