电导法测定二级反应乙酸乙酯皂化反应的速率常数

1、电导法测定二级反应一一乙酸乙酯皂化反应的速率常数【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 rel

2、ation of the reaction rate and the thick degree of the second order reaction, beg out the rate consta nt of the C3COO2H5 and NaOH ' 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

3、graphing method. Master the skill of using the electric conductivity rate machine.【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1.1学习测定化学反应动力学参数的分析方法一一电导法，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

4、的应用，掌握电导仪的使用方法2. 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dx反应速率表小为:=k <a-x)b-x)。x为时间t时反应物浓度的改变量。dtdx当两个物质起始浓度相等时：一=k，(a-x)，(ax)dt1、，一积分为=k 4 +吊数a -x一 一 1因此，若以 对t作图为一条直线。则反应级数为2,直线的斜率为k。a x2.2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

5、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:CH3COOC2H5 NaOH ，CH3COONa C2H5OHt=0aa00t=ta-xa - xxxt= 800aadCA一 dtd(a - x) dx2=一 =k(a -x)dtdt-1 x积分可得：k =ta a x反应前后 CH3COOC2H5和C2H5OH对电导率的影响不大，可忽略。故反应前只考虑NaOH的电导率L ,反应后只考虑CH3C

6、OONa的电导率L。对稀溶液而言，强电解质的 电导率L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。随着反应的进行，溶液中导电能力强的NaOH被导电能力弱的CH3COONa取代，所以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：xL0 - Lta oc iiaL0 - L 二a-x 8 Lt -L:-由上二式得:，代入k=，一式得 ta a-x1 , L0 - Lt、 k =()ta L-L二重新排列得:Lt=kaiaL。 Lt 0t t L:;因此，以Lt ° 一、作图为一直线即为二级反应,并从直线

7、的斜率求出 t3. 实验仪器与药品说明DDS -11D型电导仪（附 DJS-1C钳黑电极）恒温水浴1套大试管1支停表1台锥形瓶（100ml）2只移液管（胖肚25ml）4支0.0200mol/dm 3 的 NaOH 溶液4. 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25C。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/dm的乙酸乙酯溶液，在第二个锥形瓶中加入25ml的0.0200mol/dm 3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

8、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 C的NaO而蒸储水溶液中，

9、此时指针读书即为0.0100mol/dm 3的NaOH容液的电导率L0。7. 结束实验，关闭电源。取出电导电极，用蒸储水洗净，放入盛有蒸储水的锥形瓶中，洗 净玻璃仪器。5. 实验数据记录与处理5.1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 C，大气压为 100.70KPa反应温度为25 C。实验室，0.0100mol/dm 3 的 NaOH勺电导率为 L0=1.99 x 103 us/cm。测量数据如下：t/min3.06.09.012.015.0Lt(us/cm)31.76 X 1031.60 x 1031.50 X 1031.41 X 1031.33 x

10、10t/min20.025.030.040.050.0Lt(us/cm)一一一一31.24 X 10一一._31.15 X 1031.10 x 10一一一31.00 x 10一一._30.95 X 105.2实验数据处理：(1) t' Lt、L0 Lt、(L0Lt)/t 的数据如下表:时间/minLt / us cmL0 Lt / us cm-1L0 Lt /._J/ us cm min t3.0176023076.666676.01600390659.0150049054.4444412.0141058048.3333315.013306604420.0124075037.525.0

11、115084033.630.0110089029.6666740.0100099024.7550.0950104020.8以Lt对(Lo -Lt)/t作图，由所得的直线斜率，求出反应速率常数K :Equatioy = a + b*xr a1800Adj. R-0.989Linear Fit of AValueStandar1700 -AInterc664.523.89851600 -ASlope14.700.511861500g 1400 -/ 1300 -/m '71200 -/1100 -1000 -/900 I - i ， i ， i i ，|， i i1020304050607

12、08090(LO-Lt)/t (us* cm-1* niin-1)1 斜率 1/ka=14.70894 min 1, k7.1L mol min14.70894 0.0100(3)误差计算：0.02mol/L 时,查文献得：在 t = 25 C时，氢氧化钠浓度和乙酸乙酯的浓度均为k = 6.4254L molmin 71 _ 6 4254实验测定值与理论值的相对误差： X 100% =10.5%6.42546. 实验思考与讨论6.1误差分析：在实验中使用的 NaOHB液和CHCOOCfc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CHCOOCfe溶液都是事先配置好的溶液，对于 NaO而液要