《物理化学实验报告：物质性质与变化过程的观测分析》

一、实验目的

1. 学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的原理与方法。

2. 掌握电导率仪的使用方法，了解反应物浓度与电导率之间的关系。

3. 通过作图法处理实验数据，计算反应速率常数及反应的活化能。

二、实验原理

乙酸乙酯皂化反应为二级反应：CH₃COOC₂H₅ + OH⁻ → CH₃COO⁻ + C₂H₅OH。在反应过程中，溶液中导电能力强的OH⁻逐渐被导电能力弱的CH₃COO⁻取代，溶液电导率（G）随反应进行而下降。在稀溶液中，电导率的降低与反应物浓度的减少成正比。通过测定不同时间t时溶液的电导率G_t以及反应起始（t=0）电导率G₀和反应终了（t→∞）电导率G_∞，可推导出线性方程：G_t = (G_0

三、主要仪器与试剂

DDSJ-308A型电导率仪及电导电极；恒温水浴槽；电子秒表；移液管（25mL）；叉形反应管；烧杯。氢氧化钠标准溶液（约0.0200 mol/L）；乙酸乙酯溶液（与NaOH等浓度，临用新配）；电导水。

四、实验步骤

1. 调节恒温水浴：设定温度为25.0℃（或室温），开启水浴循环。

2. 配制溶液与预热：用移液管分别取25.00mL NaOH溶液和25.00mL乙酸乙酯溶液于两个干燥锥形瓶中，连同叉形反应管一并放入恒温水浴中预热10分钟。

3. 测定G₀：取预热好的NaOH溶液倒入干燥的烧杯中，插入已校正的电导电极，测定其电导值，即为G₀。重复测定两次，取平均值。

4. 测定G_t：将预热好的NaOH溶液和乙酸乙酯溶液迅速倒入叉形反应管的两支管中，用洗耳球从连接管口向管内轻轻鼓气，使两种溶液在支管中混合往返三次，确保混合均匀。同时按下秒表开始计时。将此混合溶液迅速倒回烧杯中，插入电极，从第4分钟开始，每隔2分钟记录一次电导率G_t，直至第30分钟。

5. 测定G_∞：实验结束后，将反应液在恒温水浴中静置约1小时后，测定其电导率作为G_∞的近似值。亦可另取等体积的NaOH溶液与CH₃COONa溶液混合后测定。

6. 测定另一温度下的数据：调节恒温水浴至35.0℃，重复上述步骤2-5。

五、数据记录与处理

1. 原始数据记录表（略）

2. 作图与计算：

分别计算两个温度下各时间点的(G₀

以G_t为纵坐标，(G₀

计算两条直线的斜率m₁（25℃）和m₂（35℃）。

根据公式 k = 1/(m·C₀)，分别计算两个温度下的速率常数k₁和k₂。

根据阿伦尼乌斯公式 ln(k₂/k₁) = (Ea/R) (1/T₁

六、结果与讨论

1. 实验结果：报告25℃和35℃下的反应速率常数k值及活化能Ea值。

2. 结果分析：k值随温度升高而增大，符合一般规律。将计算所得Ea值与文献值（约47 kJ/mol）进行比较，分析误差。

3. 误差讨论：

溶液浓度配比不准确、混合过程耗时导致起始时间点认定不准确，是主要误差来源。

恒温水浴温度波动影响k值测定。

电导率仪读数不稳定或电极状态不佳引入测量误差。

G_∞值采用近似测量方法可能带来系统误差。

4. 思考题：实验中为何使用稀溶液？为何要求反应物NaOH与CH₃COOC₂H₅的初始浓度严格相等？使用电导法测定该反应速率常数的前提条件是什么？（答：使用稀溶液可保证离子活度系数近似为1，电导与浓度成线性关系；浓度相等可使二级反应动力学方程简化为便于作图的线性形式；前提是反应体系中仅有OH⁻和CH₃COO⁻的电导贡献发生显著变化，且其他离子的迁移率基本不变。）

七、注意事项

1. 乙酸乙酯溶液需临用新配，防止其挥发和水解。

2. 实验所用器皿必须洁净干燥，避免杂质离子影响电导。

3. 溶液混合操作要迅速、充分，并同步计时。

4. 测量电导率时，电极浸入深度应一致，且测量过程中避免震动或移动电极。