電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)數(shù)據(jù)處理

1、【數(shù)據(jù)處理】 25的反應(yīng)速率常數(shù)kT1，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下表：恒溫溫度=24.9 =1.994ms·cm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=0.0200mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=0.0200mol/Lc0=0.5×0.0200=0.01mol/L實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表1：t/min/ms·cm-1/ms·cm-1·min-121.8350.1590.07950041.7590.2350.05875061.6750.3190.05316781.6020.3920.049000101.5420.4520.04520

2、0121.490.5040.042000141.4440.550.039286161.4040.590.036875181.3680.6260.034778201.3350.6590.032950221.3060.6880.031273241.2810.7130.029708261.2590.7350.028269281.2370.7570.027036301.2170.7770.025900圖1：25-由于第一個(gè)數(shù)據(jù)偏離其它數(shù)據(jù)太多，有明顯的誤差，所以舍去。數(shù)據(jù)處理：對(duì)作圖,求出斜率m，并由求出速率常數(shù).直線公式：y=16.616x + 0.7888 R2=0.9998m=16.616，kT

3、1=1/(mc0)=1/(16.616*0.01)mol·L-1·min= 6.02L/(mol·min)文獻(xiàn)參考值：k（298.2K）=（6±1）L/(mol·min) 用同樣的方法求37的反應(yīng)速率常數(shù)kT2，計(jì)算反應(yīng)的表觀活化能Ea：恒溫溫度=35.0 =2.27ms·cm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=0.0200mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=0.0200mol/Lc0=0.5×0.0200=0.0100mol/L 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表2：t/min/ms·cm-1/ms·

4、;cm-1·min-122.080.190.095000 41.980.290.072500 61.860.410.068333 81.760.510.063750 101.680.590.059000 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 圖1：2

5、5-直線公式：y=13.369x + 0.8954 R2=0.969m=13.369，kT2=1/(mc0)=1/(13.369*0.01)mol·L-1·min= 7.48L/(mol·min)文獻(xiàn)參考值：k（308.2K）=（10±2）L/(mol·min)b計(jì)算反應(yīng)的表觀活化能：文獻(xiàn)值：Ea=46.1kJ/molln(kT2/kT1)=Ea/R·(1/T1-1/T2)Ea=Rln(kT2/kT1)/T1T2/(T2-T1)=8.314×ln（7.84/6.02）/298×308÷(308298)J/

6、mol=20.16kJ/mol分析：31.4時(shí)速率常數(shù)符合文獻(xiàn)參考值，說明乙酸乙酯混合比較充分，電導(dǎo)率能較好地反應(yīng)其反應(yīng)速率，37.4時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中加入乙酸乙酯后混合得并不充分就開始測(cè)定，且有部分溶液露在恒溫水面之上，溫度并沒有37.4。同時(shí)，接觸式溫度計(jì)恒溫效果不理想，溫度有波動(dòng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有影響。由于電導(dǎo)率儀處于主要是乙酸乙酯的環(huán)境氛圍內(nèi)，所以測(cè)定的t偏小，而值偏大，則作圖所得斜率偏小?；罨芘c參考值相差甚遠(yuǎn)，但即使兩k值取文獻(xiàn)參考值計(jì)算仍得不到文獻(xiàn)Ea值。本實(shí)驗(yàn)要在恒溫的條件下進(jìn)行，而且溫度恒定，是實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵之一，但是，由于實(shí)驗(yàn)室的儀器限制，恒溫水槽的恒溫效果很不理想，因此影響

7、了反應(yīng)電導(dǎo)率的測(cè)定，使得實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有所偏差。而且實(shí)驗(yàn)使用的乙酸乙酯要求臨時(shí)配置，配置時(shí)動(dòng)作要迅速，以減少揮發(fā)損失。但出于時(shí)間的考慮，乙酸乙酯采用預(yù)先配置好的樣品，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響?！舅伎碱}】 為何本實(shí)驗(yàn)要在恒溫條件進(jìn)行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前還要預(yù)先恒溫？ 答：因?yàn)榉磻?yīng)速率k受溫度的影響大，（kT+10）/kT=24，若反應(yīng)過程中溫度變化比較大，則測(cè)定的結(jié)果產(chǎn)生的誤差較大；反應(yīng)物在混合前就預(yù)先恒溫是為了保證兩者進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)候是相同溫度的，防止兩者溫差帶來溫度的變化影響測(cè)定結(jié)果。 為什么CH3COOC2H5和NaOH起始濃度必須相同，如果不同，試問怎樣計(jì)算k值？如

8、何從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證乙酸乙酯反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)？ 答：因?yàn)橐宜嵋阴サ脑砘磻?yīng)是二級(jí)反應(yīng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，采用反應(yīng)物起始濃度相同。如果不同，則k=1/t(a-b)·lnb(a-x)/a(b-x)。選擇不同濃度的CH3COOC2H5和NaOH溶液，測(cè)定不同濃度的反應(yīng)物在相同反應(yīng)條件下的反應(yīng)速率。 有人提出采用pH法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)，此法可行嗎？為什么？答：可以。根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)可得，pH法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)所測(cè)得的結(jié)果k值與文獻(xiàn)值相吻合，表明pH法是可行的。當(dāng)乙酸乙酯的濃度大于氫氧化鈉濃度即(b < a) 時(shí), 用電導(dǎo)率表示的乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為：從式中可看出

9、, b 為CH3COOC2H5 的初始濃度, b - a 為反應(yīng)完全時(shí)體系剩余的CH3COOC2H5的濃度, 由于CH3COOC2H5極易揮發(fā), 準(zhǔn)確稱之比較困難, 而剩余的CH3COOC2H5 要想蒸餾回收, 易引起很大的誤差。因此, 只有NaOH 的初始濃度a 略大于CH3COOC2H5初始濃度b 的情況下, 才可以使實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)化, 同時(shí)也減小了實(shí)驗(yàn)過程中的誤差。 綜上所述, 用上述實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中勿需知道準(zhǔn)確的乙酸乙酯初始濃度, 只要使其初始濃度略低于準(zhǔn)確的氫氧化鈉初始濃度, 皂化反應(yīng)完全后, 用酸度計(jì)測(cè)定體系中剩余氫氧化鈉的濃度, 然后就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本方法簡(jiǎn)化實(shí)

10、驗(yàn)步驟, 操作簡(jiǎn)單, 使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。（1）查物理化學(xué)常用數(shù)據(jù)表，乙酸乙酯的皂化反應(yīng)的速率常數(shù)與溫度的關(guān)系：lgk=-1780/T+0.00754T+4.53 k的單位為L(zhǎng)/(mol·min) 當(dāng)T=300.95K(即t=27.8)時(shí)，將T代入上述關(guān)系式，則有l(wèi)gk1(理論)= -1780/300.95+0.00754*300.95+4.53k1（理論）=7.67 L/(mol·min)實(shí)驗(yàn)測(cè)得k1=8.1896L/(mol·min)相對(duì)誤差：(8.1896-7.67)/7.67 *100%=6.77%當(dāng)T=309.95K(即t=36.8)時(shí)，將T代入上述關(guān)系式

11、，則有l(wèi)gk2(理論)= -1780/309.95+0.00754*309.95+4.53k2（理論）=13.31L/(mol·min)實(shí)驗(yàn)測(cè)得k2=12.3515L/(mol·min)相對(duì)誤差：(13.31-12.3515)/13.31 *100%=7.20%（2）活化能相對(duì)誤差：（）/46.1*100=14.49%【分析：】27.8時(shí)速率常數(shù)比較符合文獻(xiàn)參考值，說明乙酸乙酯混合比較充分，電導(dǎo)率能較好地反應(yīng)其反應(yīng)速率，36.8時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中加入乙酸乙酯后混合得并不充分就開始測(cè)定，且有部分溶液露在恒溫水面之上，溫度并沒有36.8。同時(shí)，接觸式溫度計(jì)恒溫效果不理想，溫度有波動(dòng)

12、，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有影響。由于電導(dǎo)率儀處于主要是乙酸乙酯的環(huán)境氛圍內(nèi)，所以測(cè)定的t偏小，而值偏大，則作圖所得斜率偏小。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的活化能與參考值相差甚遠(yuǎn)，相對(duì)誤差達(dá)14.49%，但即使兩k值取文獻(xiàn)參考值計(jì)算仍得不到文獻(xiàn)Ea值。本實(shí)驗(yàn)要在恒溫的條件下進(jìn)行，溫度的恒定是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一，但是，由于實(shí)驗(yàn)室的儀器限制，恒溫水槽的恒溫效果不太理想，因此影響了反應(yīng)電導(dǎo)率的測(cè)定，使得實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有所偏差。而且實(shí)驗(yàn)使用的乙酸乙酯要求臨時(shí)配置，配置時(shí)動(dòng)作要迅速，以減少揮發(fā)損失。但出于時(shí)間的考慮，乙酸乙酯采用預(yù)先配置好的樣品，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響。此外，NaOH溶液濃度很小，與空氣中少量的CO2反應(yīng)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果

13、?！舅伎碱}】 為何本實(shí)驗(yàn)要在恒溫條件進(jìn)行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前還要預(yù)先恒溫？ 答：因?yàn)榉磻?yīng)速率k受溫度的影響大，（kT+10）/kT=24，溫度每升高10，反應(yīng)速度約增加24倍，同時(shí)電導(dǎo)率也與溫度有關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)過程中須恒溫。且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前要預(yù)先恒溫，以保證反應(yīng)在相同的實(shí)驗(yàn)溫度下進(jìn)行，防止兩者溫差帶來溫度的變化影響測(cè)定結(jié)果。為什么CH3COOC2H5和NaOH起始濃度必須相同，如果不同，試問怎樣計(jì)算k值？如何從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證乙酸乙酯反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)？ 答：因?yàn)橐宜嵋阴サ脑砘磻?yīng)是二級(jí)反應(yīng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，采用反應(yīng)物起始濃度相同。如果不同，則按，

14、式中（a為兩溶液中濃度較低的一個(gè)溶液濃度）以t作圖，可得到和的值，解出不同t時(shí)的x值，然后，就可求出k。選擇不同濃度的CH3COOC2H5和NaOH溶液，測(cè)定不同濃度的反應(yīng)物在相同反應(yīng)條件下的反應(yīng)速率，則可從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證乙酸乙酯反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)。1,盡快混合才能具有相應(yīng)濃度的代表性，否則，局部濃度過高，反應(yīng)過快，不能反映皂化的實(shí)際。2，在反應(yīng)初期，由于堿濃度過高，反應(yīng)速度很快，如果不用短的間隔測(cè)量，中間的速度就不可知。3，外推K0可得，實(shí)測(cè)K0不可得。因?yàn)樵贜aOH零濃度怎么測(cè)？能夠。因?yàn)樵谙∪芤褐?，每種強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)與其濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)等于溶液中各離子電導(dǎo)之和。溶液中乙酸乙酯和乙

15、醇不具有明顯的導(dǎo)電性，它們的濃度變化不致影響電導(dǎo)的數(shù)值。同時(shí)反應(yīng)過程中Na+的濃度始終不變，它對(duì)溶液的電導(dǎo)有固定的貢獻(xiàn)，而與電導(dǎo)的變化無關(guān)。因此參與導(dǎo)電且反應(yīng)過程中濃度改變的離子只有OH-和CH3COO-。 由于OH-的導(dǎo)電能力比CH3COO-大得多，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，OH-逐漸減少而CH3COO-逐漸增加，因此溶液的電導(dǎo)隨逐漸下降。1. 預(yù)先恒溫，可以減少混合時(shí)溫度的波動(dòng)，減少試驗(yàn)誤差，因?yàn)樗鼈円换旌?，反?yīng)就 進(jìn)行，所以先恒溫，再混合，可以減少誤差。2.濃度相同可以比較好計(jì)算反應(yīng)速率，因?yàn)樽詈蠓磻?yīng)物沒有剩余。至于不同的濃度，你可以去看書本介紹的內(nèi)容計(jì)算，我太久沒做試驗(yàn)了。3.二級(jí)反應(yīng)，你可以設(shè)

16、計(jì)相同溫度下，不同濃度的乙酸乙酯與不同濃度的氫氧化鈉反應(yīng)，但是測(cè)量反應(yīng)時(shí)間時(shí)候要改用其他的方法，如用滴定的方法測(cè)氫氧化鈉的濃度來表示。2. 1.預(yù)先恒溫，可以減少混合時(shí)溫度的波動(dòng)，減少試驗(yàn)誤差，因?yàn)樗鼈円换旌希磻?yīng)就 進(jìn)行，所以先恒溫，再混合，可以減少誤差。2.濃度相同可以比較好計(jì)算反應(yīng)速率，因?yàn)樽詈蠓磻?yīng)物沒有剩余。至于不同的濃度，你可以去看書本介紹的內(nèi)容計(jì)算，我太久沒做試驗(yàn)了。3.二級(jí)反應(yīng)，你可以設(shè)計(jì)相同溫度下，不同濃度的乙酸乙酯與不同濃度的氫氧化鈉反應(yīng)，但是測(cè)量反應(yīng)時(shí)間時(shí)候要改用其他的方法，如用滴定的方法測(cè)氫氧化鈉的濃度來表示。3. 為何本實(shí)驗(yàn)要在恒溫條件下進(jìn)行，而且CH3COOC2H5和

17、NaOH溶液在混合前襖要預(yù)先恒溫？4. 答：溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)k影響很大，故反應(yīng)過程應(yīng)在恒溫條件下進(jìn)行。5. 6. 2為什么要使兩種反應(yīng)物的濃度相等？如何配制指定濃度的乙酸乙酸溶液？7. 答：(1)為了處理問題方便，在設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)將反應(yīng)物CH3COOC2H5和NaOH 取相同的初濃度a作為起始濃度。在此條件下存在下式：以(G0-Gt)/ (G0-G)對(duì)t作圖可得一直線，其斜率等于 ，由此可求得反應(yīng)速率常數(shù)。8. (2) 找出室溫下乙酸乙酯的密度，進(jìn)而計(jì)算出配制100mL 與NaOH同濃度的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升數(shù)V，然后用1mL 移液管吸取VmL 乙酸乙酯注入100mL 容量瓶中

18、，稀釋至刻度即可。9. 10. 3為什么要使兩溶液盡快混合完畢？開始一段時(shí)間的測(cè)定時(shí)隔期為什么要短？11. 答：(1)實(shí)驗(yàn)過程中，要記錄不同反應(yīng)時(shí)間時(shí)體系的電導(dǎo)率，因此兩溶液要盡快混合，且在混合時(shí)開始按下秒表計(jì)時(shí)。12. (2)反應(yīng)在開始一段時(shí)間內(nèi)，體系的電導(dǎo)率下降較快，因此這段時(shí)間測(cè)定的時(shí)間間隔期要短。13. 14. 4反應(yīng)分子數(shù)與反應(yīng)級(jí)數(shù)是兩個(gè)完全不同的概念，反應(yīng)級(jí)數(shù)只能通過實(shí)驗(yàn)來確定。試問如何從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證乙酸乙酯反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)？15. 答：選擇不同的乙酸乙酯濃度和氫氧化鈉濃度，測(cè)定不同濃度的反應(yīng)物在相同反應(yīng)條件下的反應(yīng)速率。16. 17. 5乙酸乙酯皂化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，試問在實(shí)驗(yàn)過程中如何處置這一影