1、电导法测定二级反应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。 【abstract】This experiment use the electric conductivity rate machine ,to measure out the degree of the reactive thing in the reaction system at each time t.According to the re
2、lation of the reaction rate and the thick degree of the second order reaction, beg out the rate constant of the C3COO2H5 and NaOH s reaction at the certain temperature. Learn how to calculate the data of the second order reaction and learn about the calculation of the rate constant by using the grap
3、hing method. Master the skill of using the electric conductivity rate machine.【关键词】反应速率常数，二级反应，电导率， 活化能【key word】The reaction rate constant, second order reaction,electrict conductivity rate , ctivation energy,1. 实验目的1.1 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。1.3 认识电导测定的应用，
4、掌握电导仪的使用方法2. 实验原理及方法2.1 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 产物反应速率表示为： 。x 为时间 t 时反应物浓度的改变量。)(bakdtx当两个物质起始浓度相等时： )(at积分为 常 数tkxa1因此，若以 对 作图为一条直线。则反应级数为 2，直线的斜率为 k。2.2 电导率：电导率的物理意义是：当 l=1m，A=1m2 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
5、浓度有关。在有多种离子存在的溶液中，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。2.3 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： OHCNaHNaOCH523523 t=0 a a 0 0t=t a-x a - x x xt= 0 0 a a2)()(xkdttxadtcA积分可得： tk1反应前后 对电导率的影响不大，可忽略。故反应前只考虑OHCCH52523和的电导率 ，反应后只考虑 的电导率 。对稀溶液而言，强电解质NaOLNa3L的电导率 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解质电导率之和。随着反应的进行
6、，溶液中导电能力强的 被导电能力弱的 取代，所以OHCONaH3本实验使用电导仪测量皂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： xtL0aL0xaLt由上三式得：，代入 式得 tk1)(10tktt重新排列得： LtkaLt0因此，以 作图为一直线即为二级反应，并从直线的斜率求出 。tt0 k3. 实验仪器与药品说明DDS -11D 型电导仪（附 DJS-1C 铂黑电极）停表 1 台 恒温水浴 1 套锥形瓶（100ml） 2 只 大试管 1 支移液管 （胖肚 25ml） 4 支0.0200mol/dm3 的 NaOH 溶液4. 实验步骤1. 打开 S
7、YP-III 玻璃恒温水浴。按下 “工作/ 置数”键，将恒温槽温度设置为 25。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/dm3 的乙酸乙酯溶液，在第二个锥形瓶中加入 25ml 的 0.0200mol/dm3 的NaOH 溶液，将两个锥形瓶放在恒温槽中恒温预热 10min。3. 打开 DDS-11D 电导率仪，将量程旋转调节到“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 10min 后，将两个锥形瓶从恒温槽中取出。将 NaOH 倒入乙酸乙酯中混合，启动秒表，开始记录反应时间，自反
8、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 NaOH。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 和蒸馏水溶液中，此时指针读书即为 0.0100mol/dm3的 NaOH 溶液的电导率 L0。7. 结束实验，关闭电源。取出电导电极，用蒸馏水洗净，放入盛有蒸馏水的锥形瓶中，洗净玻
9、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 21，大气压为 100.70KPa反应温度为 25。实验室，0.0100mol/dm 3的 NaOH 的电导率为 L0=1.99103 us/cm。测量数据如下：t/min 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0Lt(us/cm) 1.76103 1.60103 1.50103 1.41103 1.33103t/min 20.0 25.0 30.0 40.0 50.0Lt(us/cm) 1.24103 1.15103 1.10103 1.00103 0.951035.2 实验数据
10、处理：（1 ） t、 、 、 的数据如下表：tLt0tL/)(0时间/min 1/cmust 10/cmusLt 10min/custL3.0 1760 230 76.666676.0 1600 390 659.0 1500 490 54.4444412.0 1410 580 48.3333315.0 1330 660 4420.0 1240 750 37.525.0 1150 840 33.630.0 1100 890 29.6666740.0 1000 990 24.7550.0 950 1040 20.8以 对 作图，由所得的直线斜率，求出反应速率常数 K :tLt/)(0斜率 1/ka
11、=14.70894 min-1, 1min1.70.7894.1olLk（3）误差计算：查文献得：在 t = 25时，氢氧化钠浓度和乙酸乙酯的浓度均为 0.02mol/L 时，1min425.6olLk实验测定值与理论值的相对误差： %5.10425.676. 实验思考与讨论6.1 误差分析：在实验中使用的 NaOH 溶液和 CH3COOC2H5溶液浓度不等，但是在数据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 CH3COOC2H5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 CO2对浓度的影响。且 CH3COOC2H5溶液的浓度并没有事先标定，这样会导致溶液的浓度就存在误差。6.2 思考题为何本实验要在恒温条件下进行，且 CH3COOC2H5溶液、NaOH 溶液混合前还要预先恒温？答：因反应速度受温度的影响，并且电导率也与温度有关，所以实验过程中须恒温。且NaOH 溶液和 CH3COOC2H5溶液混合前要预先恒温，以保证反应从一开始就在实验温度下进行。
