电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数数据处理

1、【数据处理】25的反应速率常数kT1，将实验数据及计算结果填入下表：恒温温度=24.9 =1.994mscm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=0.0200mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=0.0200mol/Lc0=0.50.0200=0.01mol/L实验数据记录及处理表1：t/min/mscm-1/mscm-1min-121.8350.1590.07950041.7590.2350.05875061.6750.3190.05316781.6020.3920.049000101.5420.4520.045200121.490.5040.042000141.4440.55

2、0.039286161.4040.590.036875181.3680.6260.034778201.3350.6590.032950221.3060.6880.031273241.2810.7130.029708261.2590.7350.028269281.2370.7570.027036301.2170.7770.025900图1：25-由于第一个数据偏离其它数据太多，有明显的误差，所以舍去。数据处理：对作图,求出斜率m，并由求出速率常数.直线公式：y=16.616x + 0.7888 R2=0.9998m=16.616，kT1=1/(mc0)=1/(16.616*0.01)molL-1

3、min= 6.02L/(molmin)文献参考值：k（298.2K）=（61）L/(molmin)用同样的方法求37的反应速率常数kT2，计算反应的表观活化能Ea：恒温温度=35.0 =2.27mscm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=0.0200mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=0.0200mol/Lc0=0.50.0200=0.0100mol/L 实验数据记录及处理表2：t/min/mscm-1/mscm-1min-122.080.190.095000 41.980.290.072500 61.860.410.068333 81.760.510.063750 101.

4、680.590.059000 121.610.660.055000 141.560.710.050714 161.510.760.047500 181.470.80.044444 201.440.830.041500 221.410.860.039091 241.390.880.036667 261.360.910.035000 281.340.930.033214 301.320.950.031667 图1：25-直线公式：y=13.369x + 0.8954 R2=0.969m=13.369，kT2=1/(mc0)=1/(13.369*0.01)molL-1min= 7.48L/(molm

5、in)文献参考值：k（308.2K）=（102）L/(molmin)b计算反应的表观活化能：文献值：Ea=46.1kJ/molln(kT2/kT1)=Ea/R(1/T1-1/T2)Ea=Rln(kT2/kT1)/T1T2/(T2-T1)=8.314ln（7.84/6.02）/298308(308298)J/mol=20.16kJ/mol分析：31.4时速率常数符合文献参考值，说明乙酸乙酯混合比较充分，电导率能较好地反应其反应速率，37.4时，实验过程中加入乙酸乙酯后混合得并不充分就开始测定，且有部分溶液露在恒温水面之上，温度并没有37.4。同时，接触式温度计恒温效果不理想，温度有波动，对实验结

6、果都有影响。由于电导率仪处于主要是乙酸乙酯的环境氛围内，所以测定的t活化能与参考值相差甚远，但即使两k值取文献参考值计算仍得不到文献Ea值。本实验要在恒温的条件下进行，而且温度恒定，是实验成功与否的关键之一，但是，由于实验室的仪器限制，恒温水槽的恒温效果很不理想，因此影响了反应电导率的测定，使得实验的结果有所偏差。而且实验使用的乙酸乙酯要求临时配置，配置时动作要迅速，以减少挥发损失。但出于时间的考虑，乙酸乙酯采用预先配置好的样品，因此对实验结果有一定的影响。【思考题】 为何本实验要在恒温条件进行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？ 答：因为反应速率k受温度的影响大，（k

7、T+10）/kT=24，若反应过程中温度变化比较大，则测定的结果产生的误差较大；反应物在混合前就预先恒温是为了保证两者进行反应的时候是相同温度的，防止两者温差带来温度的变化影响测定结果。 为什么CH3COOC2H5和NaOH起始浓度必须相同，如果不同，试问怎样计算k值？如何从实验结果来验证乙酸乙酯反应为二级反应？ 答：因为乙酸乙酯的皂化反应是二级反应，为了简化计算，采用反应物起始浓度相同。如果不同，则k=1/t(a-b)lnb(a-x)/a(b-x)。选择不同浓度的CH3COOC2H5和NaOH溶液，测定不同浓度的反应物在相同反应条件下的反应速率。 有人提出采用pH法测定乙酸乙酯皂化反应速率常

8、数，此法可行吗？为什么？答：可以。根据所查阅的文献可得，pH法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数所测得的结果k值与文献值相吻合，表明pH法是可行的。当乙酸乙酯的浓度大于氢氧化钠浓度即(b a) 时, 用电导率表示的乙酸乙酯皂化反应动力学方程为：从式中可看出, b 为CH3COOC2H5 的初始浓度, b - a 为反应完全时体系剩余的CH3COOC2H5的浓度, 由于CH3COOC2H5极易挥发, 准确称之比较困难, 而剩余的CH3COOC2H5 要想蒸馏回收, 易引起很大的误差。因此, 只有NaOH 的初始浓度a 略大于CH3COOC2H5初始浓度b 的情况下, 才可以使实验方法简化, 同时也减小

9、了实验过程中的误差。 综上所述, 用上述实验方法测定乙酸乙酯皂化反应实验中勿需知道准确的乙酸乙酯初始浓度, 只要使其初始浓度略低于准确的氢氧化钠初始浓度, 皂化反应完全后, 用酸度计测定体系中剩余氢氧化钠的浓度, 然后就可以进行数据处理。本方法简化实验步骤, 操作简单, 使测量结果更准确。（1）查物理化学常用数据表，乙酸乙酯的皂化反应的速率常数与温度的关系：lgk=-1780/T+0.00754T+4.53 k的单位为L/(molmin) 当T=300.95K(即t=27.8)时，将T代入上述关系式，则有lgk1(理论)= -1780/300.95+0.00754*300.95+4.53k1（

10、理论）=7.67 L/(molmin)实验测得k1=8.1896L/(molmin)相对误差：(8.1896-7.67)/7.67 *100%=6.77%当T=309.95K(即t=36.8)时，将T代入上述关系式，则有lgk2(理论)= -1780/309.95+0.00754*309.95+4.53k2（理论）=13.31L/(molmin)实验测得k2=12.3515L/(molmin)相对误差：(13.31-12.3515)/13.31 *100%=7.20%（2）活化能相对误差：（46.1-39.42）/46.1*100=14.49%【分析：】27.8时速率常数比较符合文献参考值，说

11、明乙酸乙酯混合比较充分，电导率能较好地反应其反应速率，36.8时，实验过程中加入乙酸乙酯后混合得并不充分就开始测定，且有部分溶液露在恒温水面之上，温度并没有36.8。同时，接触式温度计恒温效果不理想，温度有波动，对实验结果都有影响。由于电导率仪处于主要是乙酸乙酯的环境氛围内，所以测定的t偏小，而值偏大，则作图所得斜率偏小。实验测得的活化能与参考值相差甚远，相对误差达14.49%，但即使两k值取文献参考值计算仍得不到文献Ea值。本实验要在恒温的条件下进行，温度的恒定是实验成功的关键之一，但是，由于实验室的仪器限制，恒温水槽的恒温效果不太理想，因此影响了反应电导率的测定，使得实验的结果有所偏差。而

12、且实验使用的乙酸乙酯要求临时配置，配置时动作要迅速，以减少挥发损失。但出于时间的考虑，乙酸乙酯采用预先配置好的样品，因此对实验结果有一定的影响。此外，NaOH溶液浓度很小，与空气中少量的CO2反应而影响实验结果。【思考题】 为何本实验要在恒温条件进行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温？ 答：因为反应速率k受温度的影响大，（kT+10）/kT=24，温度每升高10，反应速度约增加24倍，同时电导率也与温度有关，所以实验过程中须恒温。且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前要预先恒温，以保证反应在相同的实验温度下进行，防止两者温差带来温度的变化影响测定结果。为什么CH

13、3COOC2H5和NaOH起始浓度必须相同，如果不同，试问怎样计算k值？如何从实验结果来验证乙酸乙酯反应为二级反应？ 答：因为乙酸乙酯的皂化反应是二级反应，为了简化计算，采用反应物起始浓度相同。如果不同，则按，式中（a为两溶液中浓度较低的一个溶液浓度）以t作图，可得到和的值，解出不同t时的x值，然后，就可求出k。选择不同浓度的CH3COOC2H5和NaOH溶液，测定不同浓度的反应物在相同反应条件下的反应速率，则可从实验结果来验证乙酸乙酯反应为二级反应。1,尽快混合才能具有相应浓度的代表性，否则，局部浓度过高，反应过快，不能反映皂化的实际。2，在反应初期，由于碱浓度过高，反应速度很快，如果不用短

14、的间隔测量，中间的速度就不可知。3，外推K0可得，实测K0不可得。因为在NaOH零浓度怎么测？能够。因为在稀溶液中，每种强电解质的电导与其浓度成正比，而且溶液的总电导等于溶液中各离子电导之和。溶液中乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性，它们的浓度变化不致影响电导的数值。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，而与电导的变化无关。因此参与导电且反应过程中浓度改变的离子只有OH-和CH3COO-。 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，因此溶液的电导随逐渐下降。预先恒温，可以减少混合时温度的波动，减少试验误差，因为它

15、们一混合，反应就 进行，所以先恒温，再混合，可以减少误差。2.浓度相同可以比较好计算反应速率，因为最后反应物没有剩余。至于不同的浓度，你可以去看书本介绍的内容计算，我太久没做试验了。3. HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E4%BA%8C%E7%BA%A7%E5%8F%8D%E5%BA%94&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 二级反应，你可以设计相同温度下，不同浓度的 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF&ch=w.sea

16、rch.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 乙酸乙酯与不同浓度的 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E6%B0%A2%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%92%A0&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 氢氧化钠反应，但是测量反应时间时候要改用其他的方法，如用滴定的方法测氢氧化钠的浓度来表示。1.预先恒温，可以减少混合时温度的波动，减少试验误差，因为它们一混合，反应就 进行，所以先恒温，再混合，可以减少误差。2.浓度相同可以比较好计算反应速率，因为最后反应物没有剩余。

17、至于不同的浓度，你可以去看书本介绍的内容计算，我太久没做试验了。3. HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E4%BA%8C%E7%BA%A7%E5%8F%8D%E5%BA%94&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 二级反应，你可以设计相同温度下，不同浓度的 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E4%B9%99%E9%85%B8%E4%B9%99%E9%85%AF&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 乙酸乙酯与不同浓度的 HYPERL

18、INK /z/Search.e?sp=S%E6%B0%A2%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%92%A0&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 氢氧化钠反应，但是测量反应时间时候要改用其他的方法，如用滴定的方法测氢氧化钠的浓度来表示。为何本实验要在恒温条件下进行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前袄要预先恒温？答：温度对反应速率常数k影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行。 2为什么要使两种反应物的浓度相等？如何配制指定浓度的乙酸乙酸溶液？答：(1)为了处理问题方便，在设计这个实验时将反应物CH3COOC2H5和NaOH 取相同的初浓度a作为起始浓度。在此条件下存在下式：以(G0-Gt)/ (G0-G)对t作图可得一直线，其斜率等于 ，由此可求得反应速率常数。(2) 找