电导法测定二级反应乙酸乙酯皂化反应的速率常数

电导法测定二级反应电导法测定二级反应 乙酸乙酯皂化反应的速率常数乙酸乙酯皂化反应的速率常数 摘要摘要 本实验使用电导率仪 测量出反应中 t 时刻的物质的浓度 根据二级反应的速 率与浓度的关系 求出乙酸乙酯皂化反应在一定温度下的速率常数 学会二级反应的相关 计算及图解法求解速率常数 了解电导率仪的使用 abstract This experiment use the electric conductivity rate machine to measure out the degree of the reactive thing in the reaction system at each time t According to the relation o f the reaction rate and the thick degree of the second order reaction beg out the rate consta nt of the C3COO2H5 and NaOH s reaction at the certain temperature Learn how to calculate the data of the second order reaction and learn about the calculation of the rate constant by using the graphing method Master the skill of using the electric conductivity rate machine 关键词关键词 反应速率常数 二级反应 电导率 活化能 key word The reaction rate constant second order reaction electrict conductivity rate ctivation energy 1 实验目的实验目的 1 1 学习测定化学反应动力学参数的分析方法 电导法 了解反应活化能的测定方法 1 2 了解二级反应的特点 学会用图解法求二级反应的速率常数 1 3 认识电导测定的应用 掌握电导仪的使用方法 2 实验原理及方法实验原理及方法 2 1反应级数及二级反应 化学反应的速率方程中各物浓度的指数称为各物的分级数 所有指数的总和称为反应总级 数 用 n 表示 当 n 2 时 反应为二级反应 对于二级反应 A B 产物 反应速率表示为 x 为时间 t 时反应物浓度的改变量 xbxak dt dx 当两个物质起始浓度相等时 xaxak dt dx 积分为常数 tk xa 1 因此 若以对 作图为一条直线 则反应级数为 2 直线的斜率为 k xa 1 t 2 2电导率 电导率的物理意义是 当 l 1m A 1m2 时的电导 对一种金属 在一定温度下 Lg 是一定的 对电解质溶液的 Lg 不仅与温度有关 而且与溶 液中的离子浓度有关 在有多种离子存在的溶液中 Lg 是各种离子迁移作用的总和 它与 溶液中离子的数目 离子所带电荷以及离子迁移率有关 2 3速率常数的测定 乙酸乙酯皂化反应时典型的二级反应 其反应式为 OHHCCOONaCHNaOHHCOOCCH 523523 t 0 a a 0 0 t t a x a x x x t 0 0 a a 2 xak dt dx dt xad dt dcA 积分可得 xa x ta k 1 反应前后对电导率的影响不大 可忽略 故反应前只考虑OHHCHCOOCCH 52523 和 的电导率 反应后只考虑的电导率 对稀溶液而言 强电解质NaOHLCOONaCH3L 的电导率与其浓度成正比 而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和 L 随着反应的进行 溶液中导电能力强的被导电能力弱的取代 所以NaOHCOONaCH3 本实验使用电导仪测量皂化反应过程中电导随时间的变化 从而跟踪反应物浓度随时间变 化的目的 故存在如下关系式 x t LL 0 a LL0 xa LLt 由上三式得 代入 式得 xa x ta k 1 1 0 LL LL ta k t t 重新排列得 L t LL ka L t t 0 1 因此 以作图为一直线即为二级反应 并从直线的斜率求出 t LL L t t 0 k 3 实验仪器与药品说明实验仪器与药品说明 DDS 11D 型电导仪 附 DJS 1C 铂黑电极 停表 1 台 恒温水浴 1 套 锥形瓶 100ml 2 只 大试管 1 支 移液管 胖肚 25ml 4 支 0 0200mol dm3的 NaOH 溶液 4 实验步骤实验步骤 1 打开 SYP III 玻璃恒温水浴 按下 工作 置数 键 将恒温槽温度设置为 25 按下 工作键开始加热 2 烘干洁净的锥形瓶 在第一个锥形瓶中加入用 25ml 移液管提取的 25ml 的 0 0200mol dm3的乙酸乙酯溶液 在第二个锥形瓶中加入 25ml 的 0 0200mol dm3的 NaOH 溶液 将两个锥形瓶放在恒温槽中恒温预热 10min 3 打开 DDS 11D 电导率仪 将量程旋转调节到 检查 档 观察此时的指针是否满偏 若没有 满偏 调节面板上的校正档 4 待 10min 后 将两个锥形瓶从恒温槽中取出 将 NaOH 倒入乙酸乙酯中混合 启动秒 表 开始记录反应时间 自反应开始到第 3 分钟记录第一个电导率数据 然后每隔 3 分钟测一次记 5 次 然后每隔 5 分钟测一次 记三次 然后每隔 10 分钟测一次共 2 次 5 在测量实验数据的同时 用 25ml 的移液管取 25ml 的 NaOH 同时取 25ml 的水混合在 同一个锥形瓶中 混合均匀后 将其放入恒温槽中恒温 6 将 DDS 11D 电导率仪的量程 打到检查档 观察是否满偏 再调节到测量档将电导电 极置于 25 的 NaOH 和蒸馏水溶液中 此时指针读书即为 0 0100mol dm3的 NaOH 溶液 的电导率 L0 7 结束实验 关闭电源 取出电导电极 用蒸馏水洗净 放入盛有蒸馏水的锥形瓶中 洗净玻璃仪器 5 实验数据记录与处理实验数据记录与处理 5 1 实验数据记录 实验数据记录 本次实验使用的电导电极的电极常数为 1 008 测量室温为 21 大气压为 100 70KPa 反应温度为 25 实验室 0 0100mol dm3的 NaOH 的电导率为 L0 1 99 103 us cm 测量数据如下 t min3 06 09 012 015 0 Lt us cm 1 76 1031 60 1031 50 1031 41 1031 33 103 t min20 025 030 040 050 0 Lt us cm 1 24 1031 15 1031 10 1031 00 1030 95 103 5 2 实验数据处理实验数据处理 1 t 的数据如下表 t L t LL 0 tLL t 0 时间 min 1 cmusLt 1 0 cmusLL t110 min cmus t LL t 3 0 1760230 76 66667 6 0 1600390 65 9 0 1500490 54 44444 12 0 1410580 48 33333 15 0 1330660 44 20 0 1240750 37 5 25 0 1150840 33 6 30 0 1100890 29 66667 40 0 1000990 24 75 50 0 9501040 20 8 以对作图 由所得的直线斜率 求出反应速率常数 K t LtLL t 0 斜率 1 ka 14 70894 min 1 11 min1 7 0100 0 70894 14 1 molLk 3 误差计算 查文献得 在 t 25 时 氢氧化钠浓度和乙酸乙酯的浓度均为 0 02mol L 时 11 min4254 6 molLk 实验测定值与理论值的相对误差 5 10 100 4254 6 4254 6 1 7 6 实验思考与讨论实验思考与讨论 6 1 误差分析 在实验中使用的 NaOH 溶液和 CH3COOC2H5溶液浓度不等 但是在数据处理是仍用两者浓度相 等的公式计算 对实验的结果有一定的影响 由于时间原因 在实验中使用的 NaOH 溶液和 CH3COOC2H5溶液都是事先配置好的溶液 对于 NaOH 溶液要考虑久置空气中的 CO2对浓度的影响