新乡医学院物理化学实验课
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首页授课教师姓名职称：一、实验名称二、授课对象三、教学目标四、教学内容五、教学安排与课时分配六、授课重点七、注意事项乙酸乙酯水解速率常数的测定药学专业授课形式实验1.用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率。2.学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能。1.几个基本概念。2.实验的具体步骤及数据的处理。讲解40min实验120min实验的具体步骤及数据的处理。1.本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。2.配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。3.乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。4.乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。八、授课方法九、使用教材十、教研室审查意见讲授原理加实验辅导《物理化学实验指导》基础医学院化学教研室主任签字新乡医学院化学教研室年月日乙酸乙酯水解速率常数的测定一、实验目的1．用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率。2．学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能。二、实验原理乙酸乙酯皂化反应是个二级反应，其反应方程式为CH3COOC2H5+Na++OH-→CH3COO-+Na++C2H5OH当乙酸乙酯与氢氧化钠溶液的起始浓度相同时，如均为a，则反应速率表示为dxkax2(8-1)dt式中，x为时间t时反应物消耗掉的浓度，k为反应速率常数。将上式积分得x(8-2)ktaax起始浓度a为已知，因此只要由实验测得不同时间t时的x值，以x对t作图，应xa得一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。乙酸乙酯皂化反应中，参加导电的离子有OH-、Na+和CH3COO-，由于反应体系是很稀的水溶液，可认为CH3COONa是全部电离的，因此，反应前后Na+的浓度不变，随着反应的进行，仅仅是导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小，因此可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，从而达到跟踪反应物浓度随时间变化的目的。令L0为t=0时溶液的电导，Lt为时间t时混合溶液的电导，L∞为t=∞(反应完毕)时溶液的电导。则稀溶液中，电导值的减少量与CH3COO-浓度成正比，设K为比例常数，则t=t时x=xx=K(L0-Lt)(1)由此可得t=时x=K(L0-L)-x=K(Lt-L)(2)所以(2)式中的-x和x可以用溶液相应的电导表示，将其代入(2)式得:1L0LtktLtL重新排列得:1L0LtL(3)Lttk因此，只要测不同时间溶液的电导值L和起始溶液的电导值L，然后以L对L0Ltt0tt1，由此便求出某温度下的反应速率常数作图应得一直线，直线的斜率为k值。由电导与k电导率κ的关系式:L=κ代入(3)式得:t10t(4)kt通过实验测定不同时间溶液的电导率κt和起始溶液的电导率κ，以κ对作图，0t也得一直线，从直线的斜率也可求出反应速率数k值。如果知道不同温度下的反应速率常数k(T2)和k(T1)，根据Arrhenius公式，可计算出该反应的活化能E和反应半衰期。(5)三、仪器和药品仪器：DDS—307型电导率仪(附DJS-1型铂黑电极)1台电导池1只恒温水浴1套锥形瓶(250mL)5个移液管(25mL)1只移液管(50mL)3只容量瓶(250mL)1个药品：NaOH水溶液(0.0200mol·dm-3)乙酸乙酯(A.R.)电导水。四、实验步骤1.配制溶液配制与NaOH准确浓度(约0.0200mol·dm-3)相等的乙酸乙酯溶液。其方法是:找出室温下乙酸乙酯的密度，进而计算出配制250mL0.0200mol·dm-3(与NaOH准确浓度相同)的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V，然后用lmL移液管吸取VmL乙酸乙酯注入250mL容量瓶中，稀释至刻度，即为0.0200mol·dm-3的乙酸乙酯水溶液。2.调节恒温槽将恒温槽的温度调至(25.0±0.1)℃［或(30.0±0.1)℃］，恒温槽的使用见实验一----恒温浴的控制及贝克曼温度计的使用。3.调节电导率仪电导率仪的使用见电导法测弱电解质的解离平衡常数。4.溶液起始电导率κ0的测定在干燥的250mL锥形瓶中，用移液管加入50mL0.0200mol·dm-3的NaOH溶液和同数量的电导水，混合均匀后，倒出少量溶液洗涤电导池和电极，然后将剩余溶液倒入电导池(盖过电极上沿约2cm)，恒温约15min，并轻轻摇动数次，然后将电极插入溶液，测定溶液电导率，直至不变为止，此数值即为κ。05.反应时电导率κt的测定用移液管移取50mL0.0200mol·dm-3的CH3COOC2H5，加入干燥的250mL锥形瓶中，将锥形瓶置于恒温槽中恒温15min，并摇动数次。用另一只移液管取50mL0.0200mol·dm-3的置于恒温槽中恒温NaOH，加入锥形瓶中。同时，开动计时，作为反应的开始时间，迅速将溶液混合均匀，，测定溶液的电导率κ，在2min、4min、6min、8min、10min、12min、t15min、20min、25min、30min、35min、40min各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。6.另一温度下κ0和κ的测定t调节恒温槽温度为(35.0±0.1)℃［或(40.0±0.1)℃］。重复上述4、5步骤，测定另一温度下的κ和κ。但在测定κ时，按反应进行ott2min、4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min测其电导率。实验结束后，关闭电源，取出电极，用电导水洗净并置于电导水中保存待用。五、数据处理1．将t，κt，k0kt数据列表。t2．以两个温度下的κ对(κ-κ)/t作图，分别得一直线。t0t3．由直线的斜率计算各温度下的速率常数k和反应半衰期t1/2。4．由两温度下的速率常数，按Arrhenius公式，计算乙酸乙酯皂化反应的活化能。六、注意事项．本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。2．配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。3．乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。．乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。
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