1.实验目的

1.了解测定化学反应速率常数的一种物理方法——电导法。

2.了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应速率常数。

3.掌握DDS-11A型电导率仪的使用方法。

2.实验原理

乙酸乙酯皂化是一个二级反应，其反应计量式为

CH3COOC2H5+Na++OH-　　CH3COO-+Na++C2H5OH

对于二级反应，其速率方程式可表示为

式中，x为时间t时产物的浓度；a、b分别为乙酸乙酯、氢氧化钠的初始浓度；k为反应的速率常数。若两反应物初始浓度相同，即a=b，则式（3-53）变为

积分得

以对t作图，若为一条直线，则证明是二级反应，并可以从直线的斜率求出k。故在反应进行过程中，如果能够由实验测出不同t时的反应物（或产物）的浓度，便可计算出该反应的速率常数k；只要知道了不同温度下的速率常数k（T1）和k（T2），按阿仑尼乌斯公式可以计算出该反应的活化能Ea：

乙酸乙酯皂化反应中，导电离子有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-逐渐被导电能力弱的CH3COO-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（或产物）浓度随时间变化的目的。

对乙酸乙酯反应来说，反应物与产物只有NaOH与NaAc是强电解质，若在稀溶液中反应，则有

式中，B1、B2是与温度、电解质性质、溶剂等因素有关的比例常数；κ0为初始时溶液的电导率；κt为时间t时溶液的总电导率；κ∞为t=∞（反应完毕）时溶液的电导率。由式（3-56）～式（3-58）可得

将其代入式（3-54）得

重新排列得

因此，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κ0，然后以κt对作图，为一直线即为二级反应，由直线的斜率即可求出反应速率常数k，再由两个不同温度下测得的速度常数k（T1）、k（T2），求出该反应的活化能。

3.仪器与试剂

DDS-11A型电导率仪1台；恒温槽1套；100mL锥形瓶5只；25mL移液管1支；1000mL容量瓶2只。

0.02mol·L-1氢氧化钠溶液；0.02mol·L-1乙酸乙酯溶液。

4.实验步骤

（1）恒温水浴的调节(www.daowen.com)

将恒温水浴的温度调节至（25.0+0.2）℃或（30.0±0.2）℃。

（2）电导率仪校正

打开电源，把温度补偿旋钮调至恒温水浴温度位置。把功能旋钮调至校正位置，转动常数校正旋钮，使屏幕显示出电极上所标的电导池常数。

（3）溶液起始电导率κ0测定

用移液管吸取25mL 0.02m01.·L-1氢氧化钠溶液，移入一洁净、干燥的锥形瓶中，移取25ml蒸馏水稀释一倍，盖上胶皮塞（防止空气中的CO2溶入溶液改变NaOH浓度），混合均匀，置于恒温水浴中恒温10min。

将电导电极用蒸馏水洗净，用滤纸吸干表面水滴，然后把电极插入已恒温的NaOH稀溶液中，选择适当量程，把功能旋钮放在测量位置，显示屏即显示出其的电导率κ0（若量程选择不当，则显示屏闪烁不停，可重选量程）。测后的溶液盖上胶塞留作后面使用。

（4）溶液κt的测定

另取两个锥形瓶，用移液管分别吸取25mL 0.02mol·L-1的NaOH溶液和25ml 0.02mol·L1乙酸乙酯溶液分别移入瓶中，盖好胶塞，放入恒温水浴中恒温10min。然后迅速将乙酸乙酯溶液倒入盛有氢氧化钠溶液的锥形瓶中，在恒温条件下混合两溶液并摇匀，并把洗干净的电导电极插入到溶液中，同时开始计时（此时注意盖好胶塞，以防空气中的CO2溶入溶液对反应产生干扰）。当反应进行6min时测电导率一次，并在9min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、50min、60min时各测电导率一次，记录电导率κt及时间t。

（5）另一温度下κ0和κt的测定

调节恒温槽的温度为（30.0±0.2）℃或（35.0±0.2）℃。用第3步留下的溶液测定κ0，然后另配溶液按步骤4测定κt。但在测定时κt是按反应进行到4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min时测其电导率。

实验结束后，将电导电极用蒸馏水洗净，插入装有蒸馏水的锥形瓶中保存，同时将用过的锥形瓶用蒸馏水洗净，倒扣在桌面上。

5.数据记录与处理

（1）数据记录（见表3-7）。

溶液中NaOH浓度__________mol·L-1；乙酸乙酯浓度__________mol·L-1；反应温度_______℃；κ0_____________S·m-1。

表3-7　记录数据

（2）绘制κt-（κ0-κt）/t图。

（3）由直线斜率求出相应温度下的反应速率常数k。

（4）计算乙酸乙酯皂化反应的活化能Ea。

6.思考题

（1）如果乙酸乙酯与氢氧化钠起始浓度不同，应如何计算k值？

（2）如果乙酸乙酯与氢氧化钠溶液为浓溶液，能否用此法求是值？