電導(dǎo)法測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 =1.994mscm-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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(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，kT1=1/(mc0)=1/(16.616*0.01)molL-1

3、min= 6.02L/(molmin)文獻(xiàn)參考值：k（298.2K）=（61）L/(molmin)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 =2.27mscm-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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(xiàn)參考值：k（308.2K）=（102）L/(molmin)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)=8.314ln（7.84/6.02）/298308(308298)J/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)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)

6、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)，所以測定的t活化能與參考值相差甚遠(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，因此影響了反應(yīng)電導(dǎo)率的測定，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，（k

7、T+10）/kT=24，若反應(yīng)過程中溫度變化比較大，則測定的結(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)為二級反應(yīng)？ 答：因?yàn)橐宜嵋阴サ脑砘磻?yīng)是二級反應(yīng)，為了簡化計(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法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常

8、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法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)所測得的結(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, 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)方法簡化, 同時(shí)也減小

9、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。本方法簡化實(shí)驗(yàn)步驟, 操作簡單, 使測量結(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/(molmin) 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（

10、理論）=7.67 L/(molmin)實(shí)驗(yàn)測得k1=8.1896L/(molmin)相對誤差：(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，則有l(wèi)gk2(理論)= -1780/309.95+0.00754*309.95+4.53k2（理論）=13.31L/(molmin)實(shí)驗(yàn)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(shí)速率常數(shù)比較符合文獻(xiàn)參考值，說

11、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)，對實(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)，所以測定的t偏小，而值偏大，則作圖所得斜率偏小。實(shí)驗(yàn)測得的活化能與參考值相差甚遠(yuǎn)，相對誤差達(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)率的測定，使得實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有所偏差。而

12、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。【思考題】 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定結(jié)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(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)為二級反應(yīng)？ 答：因?yàn)橐宜嵋阴サ脑砘磻?yīng)是二級反應(yīng)，為了簡化計(jì)算，采用反應(yīng)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(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

14、的間隔測量，中間的速度就不可知。3，外推K0可得，實(shí)測K0不可得。因?yàn)樵贜aOH零濃度怎么測？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。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?/p>

15、們一混合，反應(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. 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(yīng)，你可以設(shè)計(jì)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(yīng)，但是測量反應(yīng)時(shí)間時(shí)候要改用其他的方法，如用滴定的方法測氫氧化鈉的濃度來表示。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。

17、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. 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(yīng)，你可以設(shè)計(jì)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(yīng)，但是測量反應(yīng)時(shí)間時(shí)候要改用其他的方法，如用滴定的方法測氫氧化鈉的濃度來表示。為何本實(shí)驗(yàn)要在恒溫條件下進(jìn)行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前襖要預(yù)先恒溫？答：溫度對反應(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。 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？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)。(2) 找