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。rate machineabstractThis experiment use the electric conductivity measure out thedegree of the reactive thing tAccording to the relation degree of the second order of the C3C

2、(X)2H5 and NaOHin the reaction system at each time of the reaction rate and the thick reaction, beg out the rate constant s reaction at the certain temperature.Learn how to calculatethe data of the secondorderreaction and页脚learn about the calculation of the rate constant by using the graphing method

3、.Master the skill of using the electric conductivity rate machine活化能second order reaction,ctivation energy,【关键词】反应速率常数，二级反应，电导率, key word The reaction rate constant, electrict conductivity rate1. 实验目的L1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。13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2

4、. 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(1y反应速率表示为： = k(d X)(b X)。X为时间t时反应物浓度的改变量。dt当两个物质起始浓度相等时：一 =(一力一羽dt积分为- = k-t +常数a-x因此，若以一对作图为一条直线。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=lm, A=lm2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

5、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。23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：CH,COOC2H5 + NaOH t CH.COONa + C2H5OHt 二0aa00t=taxa-xXXt=800aadCA _dtd（a 一 x） dt=牛=心7）2dti Y积分可得：k = _一ta a-x庾应前后CH.COOC2H,和对电导率的影响不大，可忽略。故反应前只考虑NdOH的电导率厶，反应后只考虑CHCOONu的电导率厶。对稀溶液而言，强电解质的 电导率厶与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电

6、解质电导率之和。 随着反应的进行，溶液中导电能力强的MzOH被导电能力弱的CH.COONa取代，所以本 实验使用电导仪测量皇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 oc L( - L, a oc Lo - Lx a-x 厶一 0由上三式得-代入/: = - 式得k = (_)ta a-xta Lt 一Lx重新排列得：厶=丄如二L + Lgka tL 一 L因此，以作图为一直线即为二级反应，并从直线的斜率求出R。3. 实验仪器与药品说明DDS -11D型电导仪(附DJS-1C钳黑电极)停表1台恒温水浴1套大试管锥形瓶（100ml）2只移液管（胖肚

7、25ml）4支0. 0200mol/dm:,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25。（2。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:1 的乙酸乙酯溶液，在第二个锥形瓶中加入25ml的0. 0200mol/dm3的NsOH溶液，将两个 锥形瓶放在恒温槽中恒温预热lOmin。3. 打开DDS-11D电导率仪，将量程族转调节到检查”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lOmin后，将两个锥形瓶从恒温槽中取出。

8、将NaOH倒入乙酸乙酯中混合，启动秒表， 开始记录庾应时间，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Na0Ho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和蒸锚水溶液中，此时指针读书即为0. 0100mol/dm3的NaOH溶液的电 导率5。7. 结束实验，关闭电源。取出电导电极，用墓億水洗净，放入盛有蒸馅水

9、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21C,大气压为100. 70KPa反应温度为25。实验室，0. OlOOmol/dm3的 NaOH 的电导率为 Lo=l. 99X103 us/cm。测量数据如下：t/min3.06.09.012.015.0Lt (us/cm)1.76X1031.60X1031.50X1031.41X1031 33X10t/min20.025.030.040.050.0Lt (us/cm)1.24X1031. 15X101. 10X1031.00X1030. 95X1035. 2实验

10、数据处理:时间/minLz / us cnrLo Lt /us cnr厶)-i - -i/us cm mm t3.0176023076. 666676.01600390659.0150049054. 4444412.0141058048. 3333315.013306604420.0124075037. 525.0115084033.630.0110089029. 6666740.0100099024. 7550.0950104020.8（I） t. Lt.厶厂L（厶&）/f的数据如下表:K :Equatio y = a + b*x1800Adj. R 0.989Value Standar17

11、00AInterc 664.5 23.89851600-ASlope 14.70 0.51186以&对（厶）一&）作图，由所得的直线斜率，求出反应速率常数005o o o o o o4 3 21 1 4 (UJ0/sn)n ALinear Fit of A11001000900 I11，1丄11110203040506070(L0-Lt)/t (us- cm-1 min-1)8090斜率 l/ka=14. 70894 min k =14.70894x0.0100= 7AL- nior - min1（3）误差计算：查文献得：在t = 25。（2时，氢氧化钠浓度和乙酸乙酯的浓度均为0. 02mol/L时,k = 6.4254L mo广 min 7 1-6 42S4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NaOH溶液和CH：.C00C,H5溶液浓度不等，但是在数掲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（UCOOGHs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CO