電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數數據處理

1、【數據處理】25的反應速率常數kT1，將實驗數據及計算結果填入下表：恒溫溫度=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實驗數據記錄及處理表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圖1：25-由于第一個數據偏離其它數據太多，有明顯的誤差，所以舍去。數據處理：對作圖,求出斜率m，并由求出速率常數.直線公式：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)文獻參考值：k（298.2K）=（61）L/(molmin)用同樣的方法求37的反應速率常數kT2，計算反應的表觀活化能Ea：恒溫溫度=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 實驗數據記錄及處理表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 圖1：25-直線公式：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)文獻參考值：k（308.2K）=（102）L/(molmin)b計算反應的表觀活化能：文獻值：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時速率常數符合文獻參考值，說明乙酸乙酯混合比較充分，電導率能較好地反應其反應速率，37.4時，實驗過程中加入乙酸乙酯后混合得并不充分就開始測定，且有部分溶液露在恒溫水面之上，溫度并沒有37.4。同時，接觸式溫度計恒溫效果不理想，溫度有波動，對實驗結

6、果都有影響。由于電導率儀處于主要是乙酸乙酯的環(huán)境氛圍內，所以測定的t活化能與參考值相差甚遠，但即使兩k值取文獻參考值計算仍得不到文獻Ea值。本實驗要在恒溫的條件下進行，而且溫度恒定，是實驗成功與否的關鍵之一，但是，由于實驗室的儀器限制，恒溫水槽的恒溫效果很不理想，因此影響了反應電導率的測定，使得實驗的結果有所偏差。而且實驗使用的乙酸乙酯要求臨時配置，配置時動作要迅速，以減少揮發(fā)損失。但出于時間的考慮，乙酸乙酯采用預先配置好的樣品，因此對實驗結果有一定的影響?！舅伎碱}】 為何本實驗要在恒溫條件進行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前還要預先恒溫？ 答：因為反應速率k受溫度的影響大，（k

7、T+10）/kT=24，若反應過程中溫度變化比較大，則測定的結果產生的誤差較大；反應物在混合前就預先恒溫是為了保證兩者進行反應的時候是相同溫度的，防止兩者溫差帶來溫度的變化影響測定結果。 為什么CH3COOC2H5和NaOH起始濃度必須相同，如果不同，試問怎樣計算k值？如何從實驗結果來驗證乙酸乙酯反應為二級反應？ 答：因為乙酸乙酯的皂化反應是二級反應，為了簡化計算，采用反應物起始濃度相同。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，測定不同濃度的反應物在相同反應條件下的反應速率。 有人提出采用pH法測定乙酸乙酯皂化反應速率常

8、數，此法可行嗎？為什么？答：可以。根據所查閱的文獻可得，pH法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數所測得的結果k值與文獻值相吻合，表明pH法是可行的。當乙酸乙酯的濃度大于氫氧化鈉濃度即(b a) 時, 用電導率表示的乙酸乙酯皂化反應動力學方程為：從式中可看出, b 為CH3COOC2H5 的初始濃度, b - a 為反應完全時體系剩余的CH3COOC2H5的濃度, 由于CH3COOC2H5極易揮發(fā), 準確稱之比較困難, 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, 才可以使實驗方法簡化, 同時也減小

9、了實驗過程中的誤差。 綜上所述, 用上述實驗方法測定乙酸乙酯皂化反應實驗中勿需知道準確的乙酸乙酯初始濃度, 只要使其初始濃度略低于準確的氫氧化鈉初始濃度, 皂化反應完全后, 用酸度計測定體系中剩余氫氧化鈉的濃度, 然后就可以進行數據處理。本方法簡化實驗步驟, 操作簡單, 使測量結果更準確。（1）查物理化學常用數據表，乙酸乙酯的皂化反應的速率常數與溫度的關系：lgk=-1780/T+0.00754T+4.53 k的單位為L/(molmin) 當T=300.95K(即t=27.8)時，將T代入上述關系式，則有l(wèi)gk1(理論)= -1780/300.95+0.00754*300.95+4.53k1（

10、理論）=7.67 L/(molmin)實驗測得k1=8.1896L/(molmin)相對誤差：(8.1896-7.67)/7.67 *100%=6.77%當T=309.95K(即t=36.8)時，將T代入上述關系式，則有l(wèi)gk2(理論)= -1780/309.95+0.00754*309.95+4.53k2（理論）=13.31L/(molmin)實驗測得k2=12.3515L/(molmin)相對誤差：(13.31-12.3515)/13.31 *100%=7.20%（2）活化能相對誤差：（46.1-39.42）/46.1*100=14.49%【分析：】27.8時速率常數比較符合文獻參考值，說

11、明乙酸乙酯混合比較充分，電導率能較好地反應其反應速率，36.8時，實驗過程中加入乙酸乙酯后混合得并不充分就開始測定，且有部分溶液露在恒溫水面之上，溫度并沒有36.8。同時，接觸式溫度計恒溫效果不理想，溫度有波動，對實驗結果都有影響。由于電導率儀處于主要是乙酸乙酯的環(huán)境氛圍內，所以測定的t偏小，而值偏大，則作圖所得斜率偏小。實驗測得的活化能與參考值相差甚遠，相對誤差達14.49%，但即使兩k值取文獻參考值計算仍得不到文獻Ea值。本實驗要在恒溫的條件下進行，溫度的恒定是實驗成功的關鍵之一，但是，由于實驗室的儀器限制，恒溫水槽的恒溫效果不太理想，因此影響了反應電導率的測定，使得實驗的結果有所偏差。而

12、且實驗使用的乙酸乙酯要求臨時配置，配置時動作要迅速，以減少揮發(fā)損失。但出于時間的考慮，乙酸乙酯采用預先配置好的樣品，因此對實驗結果有一定的影響。此外，NaOH溶液濃度很小，與空氣中少量的CO2反應而影響實驗結果?！舅伎碱}】 為何本實驗要在恒溫條件進行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前還要預先恒溫？ 答：因為反應速率k受溫度的影響大，（kT+10）/kT=24，溫度每升高10，反應速度約增加24倍，同時電導率也與溫度有關，所以實驗過程中須恒溫。且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前要預先恒溫，以保證反應在相同的實驗溫度下進行，防止兩者溫差帶來溫度的變化影響測定結果。為什么CH

13、3COOC2H5和NaOH起始濃度必須相同，如果不同，試問怎樣計算k值？如何從實驗結果來驗證乙酸乙酯反應為二級反應？ 答：因為乙酸乙酯的皂化反應是二級反應，為了簡化計算，采用反應物起始濃度相同。如果不同，則按，式中（a為兩溶液中濃度較低的一個溶液濃度）以t作圖，可得到和的值，解出不同t時的x值，然后，就可求出k。選擇不同濃度的CH3COOC2H5和NaOH溶液，測定不同濃度的反應物在相同反應條件下的反應速率，則可從實驗結果來驗證乙酸乙酯反應為二級反應。1,盡快混合才能具有相應濃度的代表性，否則，局部濃度過高，反應過快，不能反映皂化的實際。2，在反應初期，由于堿濃度過高，反應速度很快，如果不用短

14、的間隔測量，中間的速度就不可知。3，外推K0可得，實測K0不可得。因為在NaOH零濃度怎么測？能夠。因為在稀溶液中，每種強電解質的電導與其濃度成正比，而且溶液的總電導等于溶液中各離子電導之和。溶液中乙酸乙酯和乙醇不具有明顯的導電性，它們的濃度變化不致影響電導的數值。同時反應過程中Na+的濃度始終不變，它對溶液的電導有固定的貢獻，而與電導的變化無關。因此參與導電且反應過程中濃度改變的離子只有OH-和CH3COO-。 由于OH-的導電能力比CH3COO-大得多，隨著反應的進行，OH-逐漸減少而CH3COO-逐漸增加，因此溶液的電導隨逐漸下降。預先恒溫，可以減少混合時溫度的波動，減少試驗誤差，因為它

15、們一混合，反應就 進行，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算反應速率，因為最后反應物沒有剩余。至于不同的濃度，你可以去看書本介紹的內容計算，我太久沒做試驗了。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 二級反應，你可以設計相同溫度下，不同濃度的 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 乙酸乙酯與不同濃度的 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 氫氧化鈉反應，但是測量反應時間時候要改用其他的方法，如用滴定的方法測氫氧化鈉的濃度來表示。1.預先恒溫，可以減少混合時溫度的波動，減少試驗誤差，因為它們一混合，反應就 進行，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算反應速率，因為最后反應物沒有剩余。

17、至于不同的濃度，你可以去看書本介紹的內容計算，我太久沒做試驗了。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 二級反應，你可以設計相同溫度下，不同濃度的 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 乙酸乙酯與不同濃度的 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 氫氧化鈉反應，但是測量反應時間時候要改用其他的方法，如用滴定的方法測氫氧化鈉的濃度來表示。為何本實驗要在恒溫條件下進行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前襖要預先恒溫？答：溫度對反應速率常數k影響很大，故反應過程應在恒溫條件下進行。 2為什么要使兩種反應物的濃度相等？如何配制指定濃度的乙酸乙酸溶液？答：(1)為了處理問題方便，在設計這個實驗時將反應物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t作圖可得一直線，其斜率等于 ，由此可求得反應速率常數。(2) 找