电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数数据处理
- 格式:docx
- 大小:102.18 KB
- 文档页数:8
以下是电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的实验报告示例:实验目的:本实验旨在通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,并了解该反应速率与反应物浓度的关系。
实验原理:乙酸乙酯皂化反应是乙酸乙酯与水溶液中的碱(如氢氧化钠)反应生成乙酸乙酯和碱的盐(如乙酸乙酯和乙酸钠)。
该反应可用电导法测定反应速率,其中反应速率常数(k)与反应物浓度有关。
实验步骤:准备工作:准备所需的实验仪器和试剂,包括电导计、容量瓶、分液漏斗、乙酸乙酯、氢氧化钠等。
实验操作:a. 在容量瓶中加入一定体积的乙酸乙酯(V1)和一定浓度的氢氧化钠溶液(C1)。
b. 记录下初始的电导读数(G1)。
c. 开始反应后,定时记录电导读数(G2)。
d. 在不同时间间隔内,重复步骤c,记录相应的电导读数(G3,G4,...,Gn)。
数据处理:a. 计算初始电导率(K1):K1 = G1 / V1。
b. 计算反应进行时间内的电导率(Kn):Kn = Gn / V1。
c. 绘制电导率(Kn)与反应时间的曲线图。
d. 根据实验结果,计算速率常数(k)。
结果与讨论:根据电导率与反应时间的曲线图,可以观察到电导率随时间的变化趋势。
根据实验数据,计算得到乙酸乙酯皂化反应的速率常数(k)。
进一步分析实验结果,可以讨论乙酸乙酯皂化反应速率与反应物浓度的关系,以及可能的反应机理。
结论:通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,可以得到该反应的速率常数值,并了解其与反应物浓度的关系。
该实验结果对于研究乙酸乙酯皂化反应的反应动力学和应用具有重要意义。
请注意,这只是一个示例实验报告,实际的实验报告应根据具体实验操作和数据结果进行撰写。
实验八十二 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一、实验目的(1)了解二级反应的特点,学会用图解法求取二级反应速率常数; (2)用电导法测定乙酸乙酯反应速率常数,了解反应活化能的测定方法; (3)掌握测量原理,并熟悉电导率仪的使用。
二、实验原理乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应,其反应式为:CH 3COOC 2H 5 +Na + + OH - → CH 3COO - + Na + +C 2H 5OH在反应过程中,各物质的浓度随时间而改变。
某一时刻的OH -离子浓度可用标准酸进行滴定求得,也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。
用电导率仪测定溶液的电导率值κ随时间的变化关系,可以监测反应的进程,进而可求算反应的速率常数。
二级反应的速率与反应物的浓度有关。
为了处理方便起见,在设计实验时将反应物CH 3COOC 2H 5和NaOH 采用相同的浓度c 作为起始浓度。
当反应时间为t 时,反应所生成的CH3COO -和C 2H 5OH 的浓度为x ,那么CH 3COOC 2H 5和NaOH 的浓度则为(c -x )。
设逆反应可忽略,则反应物和生成物的浓度随时间的关系为:CH 3COOC 2H 5 + NaOH → CH 3COONa +C 2H 5OH t = 0: c c 0 0 t = t : c -x c -x x x t →∞: →0 →0 →c →c对于上述二级反应的速率方程可表示为:))((x c x c k dt dx--= (1) 积分得:()x c c xkt -=(2)显然,只要测出反应进程中t 时的x 值,再将c 代入上式,就可以算出反应速率常数k 值。
由于反应是在稀的水溶液中进行的,因此,可以假定CH 3COONa 全部电离。
溶液中参与导电的离子有Na +、OH -和CH 3COO -等,而Na +在反应前后浓度不变,OH -的迁移率比CH 3COO -的迁移率大得多。
随着反应时间的增加,OH -不断减少,而CH 3COO -不断增加,所以,体系的电导率值不断下降。
实验四电导法乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1.实验目的1)了解测定化学反应速率常数的一种物理方法——电导法。
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。
3)掌握DDS-11AT型数字电导率仪和控温仪使用方法。
2.实验注意事项1)本实验所用的蒸馏水需事先煮沸,待冷却后使用,以免溶有的C02致使NaOH溶液浓度发生变化。
2)配好的NaOH溶液需装配碱石灰吸收管,以防空气中的C02进入瓶中改变溶液浓度。
3)测定298.2K、308.2K的κ0时,溶液均需临时配制。
4)所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浓度必须相等。
5)CH3COOC2H5溶液须使用时临时配制,因该稀溶液会缓慢水解影响CH3COOC2H5的浓度,且水解产物(CH3COOH)又会部分消耗NaOH。
在配制溶液时,因CH3COOC2H5易挥发,称量时可预先在称量瓶中放入少量已煮沸过的蒸馏水,且动作要迅速。
6)为使NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液确保混合均匀,需使该两溶液在叉形管中多次来回往复。
7)不可用纸拭擦电导电极上的铂黑。
3.数据处理1)将列表。
表一,293.2K时的实验数据时间t/min kt k0-kt (k0-kt)/t2 1866 434 217.004 1725 575 143.756 1616 684 114.008 1529 771 96.3810 1458 842 84.2012 1397 903 75.2514 1346 954 68.1416 1301 999 62.4418 1263 1037 57.6120 1229 1071 53.5522 1199 1101 50.0524 1172 1128 47.0026 1149 1151 44.2728 1126 1174 41.9330 1106 1194 39.8032 1088 1212 37.88表一,298.2K时的实验数据时间t/min kt k0-kt (k0-kt)/t2 2170 260 130.004 1961 469 117.256 1833 597 99.508 1728 702 87.7510 1645 785 78.5012 1577 853 71.0814 1523 907 64.7916 1477 953 59.5618 1438 992 55.1120 1406 1024 51.2022 1376 1054 47.9124 1349 1081 45.0426 1328 1102 42.3828 1306 1124 40.1430 1287 1143 38.1032 1272 1158 36.192)用图解法绘制 图。
实验八-电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验四电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一、目的要求1.用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率2.学会用图解法求二级反应的速率常数,并计算该反应的活化能3.学会使用电导率仪和恒温水浴二、基本原理1 乙酸乙酯皂化是一个二级反应,其反应式为CH3COOC2H5+Na++OH-→CH3COO-+Na++C2H OH5在反应过程中,各物质的浓度随时间改变。
某一时刻的OH-离子浓度,可以用标准酸滴定,也可以通过测量溶液的某些物理性质而求出。
以电导率仪测定溶液的电导率值随时间的变化关系,可以监测反应的进程,进而可以求算反应的速率常数。
反二级反应的速率与应物的浓度有关。
方便起见,设计实验时应物的浓度均采用a 作为起始浓度。
当反应时间为t时,反应所生成的CH3COO-和C2H5OH的浓度为x,则CH3COOC2H5和NaOH的浓度为(a-x)。
设逆反应可以忽略,则有CH3COOC2H5CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH t=0 c c 0 0t=t a-x a-x x xt→∞ →0 →0 →c →a二级反应的速率方程可表示为(1)积分得(2)起始浓度a为已知,因此只要由实验测得不同时间t时的x值,以对t作图,应得一直线,从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。
由于反应是在稀水溶液中进行的,因此可以假定CH3COONa全部电离。
溶液中参与导电的离子有Na+,OH-和CH3COO-等,而Na+在反应前后浓度不变,OH-的迁移率比CH3COO-大得多。
随反应时间的增加,OH-不断减少,而CH3COO-不断增加,所以体系的电导值不断下降。
在一定范围内可以认为体系的电导值减少量和CH3COONa的浓度x的增加量成正比,即t=t时, x=β(κ0-κt) (3)t=∞时,a=β(κ0-κ∞) (4)式中κ0和κt分别为起始和t时的电导值,κ∞为反应终了时的电导值,β为比例常数。
162 实验二十四 电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数一、实验目的及要求1. 测定皂化反应中电导的变化,计算反应速率常数。
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。
3.熟悉电导率仪的使用。
二、实验原理乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应OH H C COO CH OH H COOC CH 523523+→+--0=t a b 0 0t t = x a - x b - x x反应速率方程为))((x b x a k dtdx--= (1) 式中:a ,b 分别表示两反应物的初始浓度,x 表示经过时间t 后消耗的反应物浓度,k 表示反应速率常数。
为了数据处理方便,设计实验使两种反应物的起始浓度相同,即a=b, 此时(1)式可以写成2)(x a k dtdx-= (2) 积分得:)(1x a x ta k -⋅=(3) 由(3)式可知,只要测得t 时刻某一组分的浓度就可求得反应速率常数。
测定该反应体系组分浓度的方法很多,本实验使用电导率仪测量皂化反应进程中体系电导随时间的变化,在整个反应系统中可近似认为乙酸乙酯和乙醇是不导电的,反应过程中溶液电导率的变化完全是由于反应物OH -不断被产物CH 3OO -所取代而引起的。
而OH -的电导率比CH 3COO -大得多,所以,随着反应的进行,OH -浓度不断减小,溶液电导率不断降低。
另外,在稀溶液中,每种强电解质的电导率与其浓度成正比,而且溶液的总电导率等于组成溶液的电解质的电导率之和。
基于上述两点假设,再考虑到反应开始时溶液电导率κ0完全由NaOH 贡献,反应结束后溶液电导率κ∞完全由CH 3COONa 贡献。
则对于稀溶液反应来说, 令0κ、t κ 和∞κ分别表示反应起始时、反应时间 t 时和反应中了时反应体系的电导率。
显然0κ是浓度为 a 的NaOH 溶液的电导,∞κ是浓度为 a 的CH 3COONa 溶液的电导率,t κ是浓度为 (a-x)的NaOH 溶液与浓度为 x 的CH 3COONa 溶液的电导率之和。
实验八十二电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数1、简述电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数的实验原理。
2、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,测量溶液的电导值对结果有无影响?3、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,初始浓度过大或过小,对实验有何影响?4、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,可否将NaOH溶液稀释一倍后测得的电导率值作为皂化反应的初始电导率?为什么?5、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,如何测得乙酸乙酯皂化反应的活化能?6、反应分子数与反应级数是两个完全不同的概念,反应级数只能通过实验来确定。
试问如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应?7、乙酸乙酯的皂化反应为吸热反应,试问在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,如何处置这一影响而是使实验得到较好的结果?8、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,如果NaOH和CH3COOC2H5溶液为浓溶液时,能否用此法求k值,为什么?9、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,为什么两溶液混合一半时就开始计时?10、为电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中要在恒温条件下进行,且溶液在混合前还要预先恒温?11、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,由于某些原因不知道电导池常数,假如直接测电导率是否对实验结果产生影响?12、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,实验过程中所用的NaOH是否需要精确标定?13、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,记录数据所隔时间是否越长越好?为什么?14、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,测定Κt和Κ∞时一定要用双管电极,是否可用试管替代?15、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,需用电导水,并避免接触空气及灰尘杂质的落入,为什么?16、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,所用乙酸乙酯溶液为什么要现用现配?17、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,各溶液在恒温及操作时为什么要盖好?18、在电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验中,为什么要使两种反应物的浓度相等?实验八十二 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 1、简述电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数的实验原理。
华南师大学实验报告电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一'实验目的(1)学会用电导法測定乙酸乙酯皂化反应速率常数,掌握其原理及方法。
(2)掌握活化能的测定方法。
(2)了解二级反应的特点,学会用图解计算法求二级反应的速率常数。
(3)掌握电导率仪的使用方法。
二、实验原理2.1速率常数的测定乙酸乙酯皂化反应是典型的二级反应,其反应式为CHiCOOC/Hs + NaOH === CHCOONa + CzHsOH 其速率方程可表示为de■ dt=枕碱嗨①当反应物起始浓度相同即C怨=C 4 = Co时'则有CHaCOOC/Hs + NaOH === CHaCOONa + GHsOHt=0Cd Co00t=t Ct Ct Co- Ct Co- Ctt=oo00Cd Code则dt 碱酯y为反应任一时刻的浓度o积分并整理得速率常数k的表达式1 c o"c t t 二 _ x --t C 0C f ②在反应过程中,Ct 随时间变化而变化,不同反应的Ct 可以用各种方法测量, 本实验通过测定溶液电导率随时间的变化从而求出速率常数k 。
假定此反应在稀溶液中进行,且CH <COONa 全部电离。
则参加导电离子有Na*、 OH 、CHaCOO »而 曲反应前后不变,0H 的迁移率比CILCOO 大得多,随着反应的 进行,0H 不斷价绍,CH :<COO 不断增加,所以体系电导率不斷下降。
体系电导率 (K )的下降和产物CHaCOO 的浓度成正比。
另/O 、I 和兀3分别为0、t 和*时刻的电导率 ' 则 t=t 时♦ co - Ct = K( /co - /c«) K 为比例常数 tfOO 时,Cd = K( A ; o 一 兀8) 两式联立,整理得Ct = K( /C t - /C J 代入动力学方程②,并消去比例常数K 得进一步整理得可见,即已知起始浓度C (「在恒温条件下,测得Ko 和/C 「并以/C t 对 tm作图,可得一直线,则直线斜率为 加0 >从而求得此温度下的反应速率常数2. 2活化能的测定原理因此只要测定两个不同温度(T 】、T?)对应的速率常数ki 和kz ,根据式⑤可 算出反应的表观活化能E“。
实验五 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一.目的要求1.了解二级反应的特点,学会用图解计算法求取二级反应的速率常数.2.用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方法. 二.基本原理乙酸乙酯皂化是一个二级反应,其反应式为:+--+++−→−++Na OH H C COO CH OH Na H COOC CH 523523在反应过程中,各物质的浓度随时间而变.某一时刻的OH -离子浓度可用标准酸进行滴定求得,也可通过测定溶液的某些物理性质而得到.用电导仪测定溶液的电导值G 随时间的变化关系,可以监测反应的进程,进而可求算反应的速率常数.二级反应的速率与反应物的浓度的2次方有关.若反应物523H COOC CH 和NaOH 的初始浓度相同(均设为c ),设反应时间为t 时,反应所产生的-COO CH 3和OH H C 52的浓度为x ,若逆反应可忽略,则反应物和产物的浓度时间的关系为:OH H C COONa CH NaOH H COOC CH 523523+−→−+t=0 c c 0 0 t=t c-x c-x x x t=∞ →0 →0 →c →c 上述二级反应的速率方程可表示为:))(()(x c x c k txt x c --==--d d d d .........(11.1) 积分得:kt c x c =--11 或 kt x c c x =-)( .........(11.2) 显然,只要测出反应进程中任意时刻t 时的x 值,再将已知浓度c 代入上式,即可得到反应的速率常数k 值.因反应物是稀水溶液,故可假定COONa CH 3全部电离.则溶液中参与导电的离子有Na +、OH -和-COO CH 3等,Na +在反应前后浓度不变,OH -的迁移率比-COO CH 3的大得多.随着反应时间的增加,OH -不断减少,而-COO CH 3不断增加,所以体系的电导值不断下降.在一定范围内,可以认为体系电导值的减少量与COONa CH 3的浓度x 的增加量成正比,即:t=t x=β(G 0 - G t ) .........(11.3) t=∞ c=β(G 0 - G ∞) .........(11.4)式中,G 0和G t 分别是溶液起始和t 时的电导值, G ∞为反应终了时的电导值,β是比例系数.将(11.3)、(11.4)代入(11.2)得:∞∞--=----=G G G G G G G G G G ckt t t t t 0000)]()[()(ββ .........(11.5)据上式可知,只要测出G 0、G ∞和一组G t 值,据(11.5)式,由)/()(∞--G G G G t t 0对t 作图,应得一直线,从其斜率即可求得速率常数k 值。
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数数据处理一、引言乙酸乙酯是一种常见的酯类化合物,其在皂化反应中的速率常数对于了解该反应的动力学过程具有重要意义。
电导法是一种常用的测定反应速率的方法,通过测量反应体系的电导率变化来间接推断反应速率常数。
本文旨在通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,并对数据进行处理和分析。
二、实验方法1. 实验仪器和试剂实验仪器:电导仪、恒温槽、电导池试剂:乙酸乙酯、氢氧化钠溶液、去离子水2. 实验步骤1) 准备乙酸乙酯和氢氧化钠溶液。
2) 在恒温槽中调节温度至所需温度。
3) 将电导池浸入恒温槽中,并连接到电导仪上。
4) 将一定体积的氢氧化钠溶液加入电导池中,记录电导率基准值。
5) 加入一定体积的乙酸乙酯溶液,记录电导率随时间的变化。
6) 根据电导率随时间的变化曲线,计算乙酸乙酯皂化反应的速率常数。
三、数据处理1. 数据记录在实验过程中,我们记录了乙酸乙酯皂化反应的电导率随时间的变化数据,如下表所示:| 时间 (s) | 电导率 (S/cm) ||---------|--------------|| 0 | 0.050 || 10 | 0.042 || 20 | 0.035 || 30 | 0.030 || 40 | 0.026 || 50 | 0.022 || 60 | 0.019 || 70 | 0.016 || 80 | 0.014 || 90 | 0.012 || 100 | 0.010 |2. 数据处理1) 计算反应速率根据电导率随时间的变化,我们可以计算乙酸乙酯皂化反应的速率。
首先,我们计算反应物浓度的变化量。
由于乙酸乙酯和氢氧化钠的摩尔比为1:1,因此反应物浓度的变化量可以用电导率的变化量来表示。
根据电导率的定义:电导率 = 1/电阻率,我们可以得到电导率的变化量ΔG。
根据电导率和浓度的关系:G = κ * C,其中G为电导率,κ为比例常数,C为浓度,我们可以得到浓度的变化量ΔC。
实验七 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一、实验目的1.了解电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数和活化能。
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。
3.熟悉电导率仪的使用方法。
二、实验原理乙酸乙酯皂化反应是双分子反应,是一典型的二级反应,其反应方程式为CH 3COOC 2H 5+Na ++OH -= CH 3COO -+Na ++ C 2H 5OH在反应过程中,各物质的浓度随时间而改变(注:Na +在反应前后浓度不变)。
若乙酸乙酯的初始浓度为a ,氢氧化纳的初始浓度为b ,当时间为t ,各生成物的浓度均为x,此时刻的反应速度为dtdx=k(a -x)(b -x) ( 2-15-1) 式中,k 为反应的速率常数,将上式积分可得kt =b a -1ln )()(x b a x a b -- 为便于数据处理,使两种反应物的起始浓度相同,(a =b),则式(2-15-1)可以写成dtdx=k(a -x)2 (2-15-2) 将式(2-15-2)积分,得kt =)(x a a x- (2-15-3)不同时刻各物质的浓度可用化学分析法测出,例如分析反应中的OH -浓度,也可用物理法测量溶液的电导而求得。
在本实验中采用电导法来测定。
电导是导体导电能力的量度,金属的导电是依靠自由电子在电场中运动来实现的,而电解质溶液的导电是正、负离子向阴极、阳极迁移的结果。
本实验中乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性,它们的浓度变化不致影响电导的数值。
反应中Na +的浓度始终不变,它对溶液的电导具有固定的贡献,而与电导的变化无关。
体系中只是OH -和CH 3COO -的浓度变化对电导的影响较大,由于OH -的迁移速度约是CH 3COO -的5倍,所以溶液的电导随着OH -的消耗而逐渐降低。
若令G 0、G t 、G ∞分别表示反应起始时、反应时间t 时、反应终了时溶液的电导,显然G 0是浓度为a 的NaOH 溶液的电导,G ∞是浓度为a 的CH 3COONa溶液的电导,G t 是浓度为(a-x)的NaOH 溶液与浓度为x 的CH 3COONa 溶液的电导之和。
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数室温:27.8℃ 大气压:1016.4hPa一、实验目的1、学会电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法。
2、了解二级反应的特点,学会用图解计算法求二级反应的速率常数。
3、熟悉电导率仪的使用。
二、实验原理1、速率常数的测定 乙酸乙酯皂化反应是典型的二级反应,其反应式为OHH C OONa CH N H COOCCH 523523aOH +=+其速率方程可表示为 酯碱c kc dtdc =-当反应物起始浓度相同即0c c ==酯碱c 时,则有OHH C OONa CH N H COOCCH 523523aOH +=+t=0 c 0 c 0 0 0 t=t c t c t c 0- c t c 0- c t t →∞ 0 0 c 0 c 0 则2kcdtdc =-,c 为反应任一时刻的浓度。
积分并整理得速率常数k 的表达式为t0t 0c c c -c 1⨯=t k在反应过程中,c t 随时间变化而变化,不同反应的c t 可以用各种方法测量,本实验通过测定溶液电导率随时间的变化从而求出速率常数k 。
假定此反应在稀溶液中进行,且OONa CH 3全部电离。
则参加导电离子有,CH 3--+COOOH Na 、、而Na +反应前后不变,OH -的迁移率比CH 3COO -大得多,随着反应的进行,OH -不断减少,CH 3COO -不断增加,所以体系电导率不断下降。
体系电导率(κ)的下降和产物CH 3COO - 的浓度成正比。
令0κ、t κ和∞κ分别为0、t 和∞ 时刻的电导率,则t=t 时 c 0- c t =K(0κ-t κ) K 为比例常数 t →∞时 c 0-=K(0κ-∞κ) 两式联立,整理得c t =K(t κ-∞κ) 代入动力学方程,并消去比例常数K 得 ∞--⨯=⨯=κκκκt t t t k 00t0t 0c 1c c c -c 1进一步整理得 ∞+-⨯=κκκκtkc tt 001可见,即已知起始浓度c 0,在恒温的条件下,测得0κ和t κ,并以t κ对ttκκ-0作图,可得一直线,则直线斜率为m=01kc ,从而求得此温度下的反应速率常数k 。
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数数据处理引言:乙酸乙酯的皂化反应是化学工程和化学动力学中的一个重要实验。
通过测定反应体系中电导率的变化,可以确定反应的速率常数。
本文将详细介绍电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的数据处理方法。
一、实验原理:乙酸乙酯的皂化反应可以表示为以下化学方程式:乙酸乙酯+ NaOH → 乙酸钠 + 乙醇在反应过程中,乙酸乙酯和NaOH溶液会发生离子交换,导致反应体系的电导率发生变化。
通过测定反应体系的电导率随时间的变化,可以确定反应速率常数。
二、实验步骤:1. 准备工作:a. 准备乙酸乙酯和NaOH溶液,并分别测定其浓度。
b. 使用电导率计准备好的乙酸乙酯和NaOH溶液的初始电导率。
2. 实验操作:a. 将乙酸乙酯和NaOH溶液按照一定的摩尔比例混合。
b. 将混合溶液倒入电导率计测量室,并记录初始电导率。
c. 开始计时,同时记录电导率随时间的变化。
d. 当电导率变化趋于稳定时,停止记录。
三、数据处理方法:1. 绘制电导率随时间的曲线图:将实验记录的电导率随时间的变化数据绘制成曲线图。
横轴表示时间,纵轴表示电导率。
根据实验结果,选择合适的曲线拟合方法,如线性、指数、对数等,拟合出最佳曲线。
2. 确定反应速率常数:a. 根据拟合曲线的斜率,计算出反应速率常数k。
斜率越大,反应速率越快。
b. 反应速率常数k的单位通常为mol/(L·s)。
3. 数据分析:a. 根据实验中使用的乙酸乙酯和NaOH溶液的浓度,可以计算出反应物的摩尔浓度。
b. 利用反应速率常数k和反应物的摩尔浓度,可以进一步计算出反应速率。
四、实验注意事项:1. 实验室操作要规范,注意安全。
2. 保持实验环境的恒温,温度对反应速率的影响较大。
3. 确保测量电导率的仪器准确可靠。
4. 实验中要注意反应物的摩尔比例,以保证反应的完全进行。
结论:本文详细介绍了电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的实验步骤和数据处理方法。
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数一、实验目的1、学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法;2、了解二级反应的特点,学会用图解计算法求二级反应的速率常数;3、熟悉电导率仪的使用。
二、实验原理(1)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 3COOC 2H 5+NaOH = CH 3OONa +C 2H 5OHt=0 C 0 C 0 0 0 t=t Ct Ct C 0 - Ct C 0 -Ct t=∞ 0 0 C 0 C 0速率方程式 2kc dtdc=-,积分并整理得速率常数k 的表达式为: t0t0c c c c t 1k -⨯=假定此反应在稀溶液中进行,且CH 3COONa 全部电离。
则参加导电离子有Na +、OH -、CH 3COO -,而Na +反应前后不变,OH -的迁移率远远大于CH 3COO -,随着反应的进行, OH - 不断减小,CH 3COO -不断增加,所以体系的电导率不断下降,且体系电导率(κ) 的下降和产物CH 3COO -的浓度成正比。
令0κ、t κ和∞κ分别为0、t 和∞时刻的电导率,则:t=t 时,C 0 –Ct=K (0κ-t κ) K 为比例常数 t →∞时,C 0= K (0κ-∞κ) 联立以上式子,整理得: ∞+-⨯=κκκκtkc 1t 00t可见,即已知起始浓度C 0,在恒温条件下,测得0κ和t κ,并以t κ对tt0κκ-作图,可得一直线,则直线斜率0kc 1m =,从而求得此温度下的反应速率常数k 。
(2)活化能的测定原理: )11(k k ln21a 12T T R E -= 因此只要测出两个不同温度对应的速率常数,就可以算出反应的表观活化能。
三、仪器与试剂电导率仪 1台 、铂黑电极 1支、 大试管 5支 、 恒温槽 1台、 移液管 3支; 氢氧化钠溶液(0、0200mol/L ) 、乙酸乙酯溶液(0.0200mol/L )四、实验步骤1、调节恒温槽的温度在24.00℃。
【数据处理】① 25℃的反应速率常数k T 1,将实验数据及计算结果填入下表:恒温温度=24.9℃ 0κ=1.994m s ·cm-1V 乙酸乙酯=10.00mL [乙酸乙酯]=0.0200mol/LVNaOH=10.00mL [NaOH]=0.0200mol/L c 0=0.5×0.0200=0.01mol/L 实验数据记录及处理表1:t/min t κ/ms ·cm -1tt 0κκ-/ms ·cm -1·min -12 1.835 0.159 0.079500 4 1.759 0.235 0.058750 6 1.675 0.319 0.053167 8 1.602 0.392 0.049000 10 1.542 0.452 0.045200 12 1.49 0.504 0.042000 14 1.444 0.55 0.039286 16 1.404 0.59 0.036875 18 1.368 0.626 0.034778 20 1.335 0.659 0.032950 22 1.306 0.688 0.031273 24 1.281 0.713 0.029708 26 1.259 0.735 0.028269 28 1.237 0.757 0.027036 301.2170.777 0.025900图1:25℃t κ-tt0κκ-由于第一个数据偏离其它数据太多,有明显的误差,所以舍去。
数据处理:t κ对tt0κκ-作图,求出斜率m ,并由0kc 1m =求出速率常数.直线公式:y=16.616x + 0.7888 R 2=0.9998m=16.616,k T 1=1/(mc 0)=1/(16.616*0.01)mol ·L -1·min= 6.02L/(mol ·min) 文献参考值:k (298.2K )=(6±1)L/(mol ·min)② 用同样的方法求37℃的反应速率常数k T 2,计算反应的表观活化能Ea : 恒温温度=35.0℃0κ=2.27ms ·cm -1V 乙酸乙酯=10.00mL [乙酸乙酯]=0.0200mol/L V NaOH =10.00mL [NaOH]=0.0200mol/L c 0=0.5×0.0200=0.0100mol/L 实验数据记录及处理表2:图1:25℃t κ-tt0κκ-直线公式:y=13.369x + 0.8954 R 2=0.969m=13.369,k T2=1/(mc0)=1/(13.369*0.01)mol·L-1·min=7.48L/(mol·min)文献参考值:k(308.2K)=(10±2)L/(mol·min)b.计算反应的表观活化能:文献值:Ea=46.1kJ/molln(k T2/k T1)=Ea/R·(1/T1-1/T2)∴Ea=Rln(k T2/k T1)/[T1T2/(T2-T1)]=8.314×ln(7.84/6.02)/[298×308÷(308-298)]J/mol=20.16kJ/mol分析:31.4℃时速率常数符合文献参考值,说明乙酸乙酯混合比较充分,电导率能较好地反应其反应速率,37.4℃时,实验过程中加入乙酸乙酯后混合得并不充分就开始测定,且有部分溶液露在恒温水面之上,温度并没有37.4℃。
同时,接触式温度计恒温效果不理想,温度有波动,对实验结果都有影响。
由于电导率仪处于主要是乙酸乙酯的环境氛围内,所以测定的κt偏小,而t t0κκ-值偏大,则作图所得斜率偏小。
活化能与参考值相差甚远,但即使两k值取文献参考值计算仍得不到文献Ea值。
本实验要在恒温的条件下进行,而且温度恒定,是实验成功与否的关键之一,但是,由于实验室的仪器限制,恒温水槽的恒温效果很不理想,因此影响了反应电导率的测定,使得实验的结果有所偏差。
而且实验使用的乙酸乙酯要求临时配置,配置时动作要迅速,以减少挥发损失。
但出于时间的考虑,乙酸乙酯采用预先配置好的样品,因此对实验结果有一定的影响。
【思考题】①为何本实验要在恒温条件进行,而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温?答:因为反应速率k受温度的影响大,(k T+10)/k T=2~4,若反应过程中温度变化比较大,则测定的结果产生的误差较大;反应物在混合前就预先恒温是为了保证两者进行反应的时候是相同温度的,防止两者温差带来温度的变化影响测定结果。
②为什么CH3COOC2H5和NaOH起始浓度必须相同,如果不同,试问怎样计算k值?如何从实验结果来验证乙酸乙酯反应为二级反应?答:因为乙酸乙酯的皂化反应是二级反应,为了简化计算,采用反应物起始浓度相同。
如果不同,则k=1/t(a-b)·ln[b(a-x)/a(b-x)]。
选择不同浓度的CH3COOC2H5和NaOH溶液,测定不同浓度的反应物在相同反应条件下的反应速率。
③有人提出采用pH法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数,此法可行吗?为什么?答:可以。
根据所查阅的文献可得,pH法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数所测得的结果k 值与文献值相吻合,表明pH法是可行的。
当乙酸乙酯的浓度大于氢氧化钠浓度即(b < a) 时, 用电导率表示的乙酸乙酯皂化反应动力学方程为:从式中可看出, b 为CH3COOC2H5 的初始浓度, b -a 为反应完全时体系剩余的CH3COOC2H5的浓度, 由于CH3COOC2H5极易挥发, 准确称之比较困难, 而剩余的CH3COOC2H5 要想蒸馏回收, 易引起很大的误差。
因此, 只有NaOH的初始浓度a 略大于CH3COOC2H5初始浓度b 的情况下, 才可以使实验方法简化, 同时也减小了实验过程中的误差。
综上所述, 用上述实验方法测定乙酸乙酯皂化反应实验中勿需知道准确的乙酸乙酯初始浓度, 只要使其初始浓度略低于准确的氢氧化钠初始浓度, 皂化反应完全后, 用酸度计测定体系中剩余氢氧化钠的浓度, 然后就可以进行数据处理。
本方法简化实验步骤, 操作简单, 使测量结果更准确。
(1)查物理化学常用数据表,乙酸乙酯的皂化反应的速率常数与温度的关系:lgk=-1780/T+0.00754T+4.53 [k的单位为L/(mol·min)]①当T=300.95K(即t=27.8℃)时,将T代入上述关系式,则有lgk1(理论)= -1780/300.95+0.00754*300.95+4.53k1(理论)=7.67 L/(mol·min)实验测得k 1=8.1896L/(mol ·min)相对误差:[(8.1896-7.67)/7.67 ]*100%=6.77%②当T=309.95K(即t=36.8℃)时,将T 代入上述关系式,则有 lgk 2(理论)= -1780/309.95+0.00754*309.95+4.53 k 2(理论)=13.31L/(mol ·min) 实验测得k 2=12.3515L/(mol ·min)相对误差:[(13.31-12.3515)/13.31 ]*100%=7.20%(2)活化能相对误差:[(46.1-39.42)/46.1]*100=14.49%【分析:】27.8℃时速率常数比较符合文献参考值,说明乙酸乙酯混合比较充分,电导率能较好地反应其反应速率,36.8℃时,实验过程中加入乙酸乙酯后混合得并不充分就开始测定,且有部分溶液露在恒温水面之上,温度并没有36.8℃。
同时,接触式温度计恒温效果不理想,温度有波动,对实验结果都有影响。
由于电导率仪处于主要是乙酸乙酯的环境氛围内,所以测定的κt 偏小,而t t 0κκ-值偏大,则作图所得斜率偏小。
实验测得的活化能与参考值相差甚远,相对误差达14.49%,但即使两k 值取文献参考值计算仍得不到文献Ea 值。
本实验要在恒温的条件下进行,温度的恒定是实验成功的关键之一,但是,由于实验室的仪器限制,恒温水槽的恒温效果不太理想,因此影响了反应电导率的测定,使得实验的结果有所偏差。
而且实验使用的乙酸乙酯要求临时配置,配置时动作要迅速,以减少挥发损失。
但出于时间的考虑,乙酸乙酯采用预先配置好的样品,因此对实验结果有一定的影响。
此外,NaOH 溶液浓度很小,与空气中少量的CO 2反应而影响实验结果。
【思考题】①为何本实验要在恒温条件进行,而CH 3COOC 2H 5和NaOH 溶液在混合前还要预先恒温?答:因为反应速率k 受温度的影响大,(k T+10)/k T =2~4,温度每升高10℃,反应速度约增加2~4倍,同时电导率也与温度有关,所以实验过程中须恒温。
且NaOH 溶液和CH 3COOC 2H 5溶液混合前要预先恒温,以保证反应在相同的实验温度下进行,防止两者温差带来温度的变化影响测定结果。
②为什么CH 3COOC 2H 5和NaOH 起始浓度必须相同,如果不同,试问怎样计算k 值?如何从实验结果来验证乙酸乙酯反应为二级反应?答:因为乙酸乙酯的皂化反应是二级反应,为了简化计算,采用反应物起始浓度相同。
如果不同,则按)()(log)(303.2x b a x a b b a t k ---=,式中a x t ⋅--=∞)(00κκκκ(a 为两溶液中浓度较低的一个溶液浓度) 以tκ~t 作图,可得到κ和∞κ的值,解出不同t 时的x 值,然后,就可求出k 。
选择不同浓度的CH 3COOC 2H 5和NaOH 溶液,测定不同浓度的反应物在相同反应条件下的反应速率,则可从实验结果来验证乙酸乙酯反应为二级反应。
1,尽快混合才能具有相应浓度的代表性,否则,局部浓度过高,反应过快,不能反映皂化的实际。
2,在反应初期,由于碱浓度过高,反应速度很快,如果不用短的间隔测量,中间的速度就不可知。
3,外推K0可得,实测K0不可得。
因为在NaOH零浓度怎么测?能够。
因为在稀溶液中,每种强电解质的电导与其浓度成正比,而且溶液的总电导等于溶液中各离子电导之和。
溶液中乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性,它们的浓度变化不致影响电导的数值。
同时反应过程中Na+的浓度始终不变,它对溶液的电导有固定的贡献,而与电导的变化无关。
因此参与导电且反应过程中浓度改变的离子只有OH-和CH3COO-。
由于OH-的导电能力比CH3COO-大得多,随着反应的进行,OH-逐渐减少而CH3COO-逐渐增加,因此溶液的电导随逐渐下降。
1.预先恒温,可以减少混合时温度的波动,减少试验误差,因为它们一混合,反应就进行,所以先恒温,再混合,可以减少误差。