
乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应,化学方程式为:
CH3COOC2H5 + OH- → CH3COO- + C2H5OH
当反应物乙酸乙酯与碱的起始浓度相同时,反应速率方程为:
r = kc^2
其中,c为反应进行中任一时刻反应物的浓度,k为反应速率系数。为了求得某一温度下的k值,需要知道该温度下反应过程中任一时刻t的浓度c。本实验采用电导法测定浓度。
电导法测定浓度的依据在于:
(1) 乙酸乙酯和乙醇在溶液中不具有明显的导电性,它们的浓度变化不会影响电导的数值。同时,反应过程中Na+的浓度始终不变,它对溶液的电导有固定的贡献,与电导的变化无关。因此,参与导电且反应过程中浓度改变的离子只有OH-和CH3COO-。
(2) 由于OH-的导电能力比CH3COO-大得多,随着反应的进行,OH-逐渐减少而CH3COO-逐渐增加,因此溶液的电导随时间逐渐下降。
(3) 在稀溶液中,每种强电解质的电导与其浓度成正比,溶液的总电导等于溶液中各离子电导之和。
设反应体系在时间t=0,t=t1和t=∞时的电导分别为G0、Gt1和G∞,实质上:
G0是NaOH溶液浓度为c0时的电导,G∞是产物CH3COONa溶液浓度为c0时的电导,Gt1是NaOH溶液浓度为c时的电导与CH3COONa溶液浓度为c0-c时的电导之和。
即:
G0=K反c0
G∞=K产c0
Gt1=K反c+K产(c0-c)
式中K反,K产是与温度、溶剂和电解质性质有关的比例系数。
处理上面三式,可得:
G0-Gt1=(K反-K产)(c0-c)
Gt1-G∞=(K反-K产)c
以上两式相除,得:
代入上面的反应速率系数表达式,得:
k=
上式可改写为:
Gt1= + G∞
以Gt1对作图,可得一直线,直线的斜率为,由此可求得反应速率系数k,由截距可求得G∞。
二级反应的半衰期t1/2为:
t1/2=
可见,二级反应的半衰期t1/2与起始浓度成反比。由上式可知,此处t1/2即是上述作图所得直线之斜率。
若由实验求得两个不同温度下的速率系数k,则可利用阿累尼乌斯(Arrhenius)公式:
ln=()
计算出反应的活化能Ea。
你恐怕要自己代入数值计算才可以得到。