二级反应——乙酸乙酯皂化的反应动力学研究——电导率与浓度关系的应用

1、二次反应乙酸乙酯皂化的反应动力学研究电导率与浓度关系的应用【报告者】白晓雨PB08206053本实验使用电导率仪测定反应中t时的生成物浓度，从二次反应的速度和浓度的关系求出了乙酸乙酯皂化反应在一定温度下的速度常数及其反应的活化能。【abstract】thisexperimentmmemakeuseoftheelectriconductivityratemachine reationothederectricreationoftherectrectionthereationsy dritingtotherectionrentrationandthebagedegreeofthesecondord

2、erreaction begouttherettecontentofthecc 3c oo2H5 and NaOHsrectiontthec【关键词】二次反应、速度常数、活化能、电导率、积分法【keyword】第二次订单重复、速率常数、活动能源、电子指令速率。【实验部分】1 .实验原理乙酸乙酯皂化反应方程式大、大、大、小、大、大，大、大、小，大、大、小，大； 反应过程中，各物质的浓度随时间变化(注： Na离子在反应前后浓度不变化)。 设乙酸乙酯初始浓度为a，氢氧化钠的初始浓度为b，时间为t时，各生成物的浓度都为x，此时的反应速度为(10-1 )； 式中，k是反应的速度常数，通过对上式进行积分而

3、得到(10-2 )当初始浓度a=b，9-(1)式变为时，积分(10-3 )不同时间点各物质的浓度可以用化学分析法测定，例如也可以分析反应中的oh浓度，用物理法测定溶液的电导率求出。 本实验使用后者的方法，也就是导电法进行了测量。导电是导体导电能力的尺度，金属导电是通过自由电子在电场中移动来实现的，电解质溶液的导电是正、负离子移动到阳极、阴极上的结果，导电l是电阻r的倒数。式中，a称为导体的截面积，l称为导体的长度，Lg称为电导率。 其物理意义是l=1m、A=1m2时的电导。 对于某些金属，在一定的温度下Lg是一定的。 相对于电解质溶液的Lg不仅与温度有关，还与溶液中的离子浓度有关。 在存在多种

4、离子的溶液中，Lg是各种离子移动作用的总和，与溶液中的离子数、离子中带电的电荷及离子迁移率有关。 在本实验中，因为反应在稀薄的水溶液中进行，所以可以假设CH3COONa全部电离，反应前后溶液中的离子数和带离子的电荷不变，但是因为ch3cooo的迁移率比oh的迁移率小，所以随着反应的进行，oh减少，ch3ooo的浓度降低系统的电导率的值降低，在一定范围内，系统的电导率的减少量与ch3ooo的浓度x的增加量成比例，可以认为是t=t时(10-4 )式中的L0是开始时的电导率，Lt是t时的电导率。 在t=t时反应结束的CH3COO-的浓度为a，即(10-5 )式中l是反应结束时的电导率，k是比例常数，

5、将(4)、(5)代入(3)式时或者，记述如下(10-6 )或者(10-7 )从直线方程式(6)测定L0、l和Lt值的组后，绘制t，求出直线，直线的斜率是反应速度和初始浓度a的积。 k的单位是DM 3摩尔- 1分钟- 1。反应的活化能可以由阿雷尼乌斯的公式求出(10-8 )得分了(10-9 )式中的k1、k2分别对应于温度T1、T2的反应速度常数，r是气体常数，Ea是反应的活化能。二、器械和药品：57348； DDS-型电导率计一台电导率池一台恒温槽，一台恒温套管100mL反应器0. 5mL移液管1根100mL移液管1根一个50mL烧杯一根50mL滴定管3个250毫升锥形瓶，一张秒表吸耳球1支C

6、H3COOC2H5试剂(分析纯)NaOH (分析纯化)酚酞指示剂溶液三、实验步骤：1 .打开恒温槽，在25下恒温到0.2。2 .打开电导率计。 按照附录“电导率仪的使用”，对电导率仪进行0点和满刻度的校正。 仔细调查使用的导电极的常数，用旋钮调整到必要的位置。3、NaOH溶液的制备：(在室温下)用小烧杯调制少量的浓NaOH溶液，在1000ml的广口瓶中加入约900ml的蒸馏水，将选择的实验器具的测定电极插入水中(1)用电导率计测定时，在电磁搅拌下，将浓度高的NaOH溶液滴加到L=13001400S/cm(2)用离子分析器测定时，在电磁搅拌下，滴加浓NaOH溶液至PH=12.00左右。4、NaO

7、H溶液的滴定：(在室温下)用人工手动滴定管和酚酞指示剂在室温下对调制的NaOH溶液进行浓度测定，重复3次以上，取平均值。5、l (或PH )的测定：(冬天25.00或夏天30.00)将调制100ml滴定的NaOH溶液放入恒温套管反应器中，清洗后插入吸水的测定电极，恒温10分钟，电表的读取值稳定后，每隔一分钟读取数据，测定三个平行的数据。6、l (或PH )的测定：(冬天25.00或夏天30.00)测定完l (或PH )后，用少量移液管取出所需量的乙酸乙酯，通过口玻璃夹克，把乙酸乙酯全部放入溶液中，以免残留在玻璃夹克的内壁上。 分成一半做秒表，读数平稳变化后，尽快测定第一组的数据，然后，每隔一分

8、钟一次，15分钟后每隔两分钟一次，35分钟后结束。7 .根据需要进行其他测定8 .在步骤5、6、7中在第二温度下进行测量。 (冬天30.00或夏天35.00)四、实验注意事项：1.NaOH溶液和乙酸乙酯混合前先恒温。2 .清洗铂电极时，不要用滤纸擦拭电极上的铂黑。【数据的记录和处理】1 .数据记录1、NaOH溶液的滴定数据滴定实验编号123邻苯二甲酸氢钾质量公斤0.02110.02160.0186NaOH溶液使用量ml22.3021.8918.24NaOH溶液浓度moldm-34.63*10-34 .83*10-34.99*10-3NaOH溶液浓度平均moldm-34.817*10-32、l

9、(或PH )和l (或PH )的测定：实验温度： 25 测量L t:(表2-1-2 )时间(分钟)一个二三平均l0 (秒/厘米)1288128612851286时间(分钟)PS (PS )1/(L0-L t )时间(分钟)PS (PS )1/(L0-L t )012770.111111310780.00481112620.041671410670.00457212440.023811510570.00437312260.016671710360.00400412060.012501910170.00372511890.010312110010.00351611730.00885239840.0

10、0331711580.00781259680.00314811430.00699279520.00299911290.00637299370.002871011160.00588319240.002761111040.00549339120.002671210910.00513358990.00258实验温度： 35 测量L t:(表2-1-2 )时间(分钟)一个二三平均l0 (秒/厘米)1299129612951297时间(分钟)PS (PS )1/(L0-L t )时间(分钟)PS (PS )1/(L0-L t )012840.07692139910.00327112630.0294411

11、49770.00313212330.015363159640.00300312030.01064179380.00279411760.00826299140.00261511460.00662218930.00248611230.00574238770.00238711020.00513258580.00228810800.00461278440.00221910570.00417298320.002151010400.00389318190.002091110230.00365338100.002051210070.00345357980.002002 .数据处理1 .验证乙酸乙酯皂化反应级

12、数和反应速度常数k的测定。由该反应的速度方程式： (x为浓度，a为NaOH的初始浓度，b为乙酸乙酯的初始浓度，k为速度常数。 (请参见。)(2-1)因为乙酸乙酯和NaOH的初始浓度相同，所以用a=b进行了积分(2-2)系数的电导率的减少量与浓度x的增加量成比例，时刻t :(2-3)如果将式(2-3)代入(2-2)中(2-4)假设在一定温度下，a、b都是常数，则如下(2-5)由此，得到1/(L0-L t )和1/t处于线性关系的二次反应的特征。因此，图中如下所示实验温度为T1=298K执行y=ab * xAdj. R-Square0.99628ValueStandard Error1/(l0-

13、lt ) intercept0. 001631.30056 e-41/(l0- lt )坡度0.043235.14452 e-4由式(2-5)得到：假设Y=A B * X、拟合结果： A=0.00163、B=0.0413，则如下所示K1=实验温度为T2=308K时等级y=ab * xAdj. R-Square0.99975ValueStandard Error1/(l0- lt ) intercept0. 001252.32416 e-51/(l0- lt )坡度0.028449.19347 e-5同样，K2=2 .反应活化能Ea和前因子a的计算：根据阿列尼乌斯公式在实验范围内，Ea被认为是积分的，与温度无关在两个不同的温度下代入各参数后，如下所示Ea=3 .结果分析1. k1、k2基