学号:201114120222
基础物理化学实验报告
实验名称:
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
应用化学 二 班
班级
03
组号
实验人姓名:
xx
同组人姓名:
xxxx
指导老师:
李旭 老师
实验日期:
2013 3- - 10- -2 29 9
湘南学院化学与生命科学系
一、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-11A型数字电导率仪和控温仪使用方法。
二、 实验原理 :
1、对于二级反应:A+B→产物,如果A,B两物质起始浓度相同,均为a,则反应速率的表示式为 2) ( x a Kdtdx
(1)
式中x为时间t反应物消耗掉的摩尔数,上式定积分得:
x axtaK ·1
(2) 以 tx ax~作图若所得为直线,证明是二级反应。并可以从直线的斜率求出 k 。
所以在反应进行过程中,只要能够测出反应物或产物的浓度,即可求得该反应的速率常数。
如果知道不同温度下的速率常数 k (T 1 )和 k (T 2 ),按Arrhenius公式计算出该反应的活化能 E
1 22 112) () (lnT TT TRT KT KE a
(3)
2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应,其反应式为:
OH- 电导率大,CH3 COO- 电导率小。因此,在反应进行过程中,电导率大的OH- 逐渐为电导率小的CH3 COO- 所取代,溶液电导率有显著降低。对稀溶液而言,强电解质的电导率 L 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。如果乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式:
a A L1 0
(4)
a A L2
(5)
x A x a A L t2 1) (
(6)
A 1 ,A 2 是与温度、电解质性质,溶剂等因素有关的比例常数,0L ,L 分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。tL 为时间 t 时溶液的总电导率。由(4),(5),(6)三式可得:
aL LL Lxt·00
代入(2)式得:
L LL La tKtt 0·1
(7)
重新排列即得:
LtL Lk aLtt0·1
三、实验仪器及试剂
DDS-11A 型数字电导率仪 1 台(附铂黑电极 1 支),恒温槽 1 台,秒表 1 只,电导池 3 支,移液管 3 支;0.0200mol/L 乙酸乙酯(新配
的),O.0200mol/L 氢氧化钠(新配的)
四 、简述实验步骤和条件:
1、调节恒温槽为所测温度 25℃。
2、0L 的测量:分别取 10mL 蒸馏水和 10mL0.0200mol/L 的 NaOH溶液,加到洁净、干燥的叉形管电导池中充分混合均匀,置于恒温槽中恒温 15min。用 DDS-11A 型数字电导率仪测定上述已恒温的 NaOH溶液的电导率即为0L 。
3、tL 的测量:在另一支叉形电导池直支管中加 10mL 0.0200mol/L CH 3 COOC 2 H 5 ,侧支管中加入 10mL 0.0200 mol/L NaOH,并把洗净的电导电极插入直支管中。在恒温情况下,混合两溶液,同时开启停表,记录反应时间(注意停表一经打开切勿按停,直至全部实验结束),并在恒温槽中将叉形电导池中溶液混合均匀。在 60min 内分别测定6min、9min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、50min、60min 时的电导率 L t 。
作0 ttL LLt-~ 直线关系图,从斜率求出反应速率常数K 五 、实验数据及现象的原始记录
温度 25℃
0L =2.07 ms·cm -1
3、作0 ttL LLt-~ 图:
时间/min 6 9 12 15 20 25 L t / (ms·cm-1 )
1.660 1.547 1.463 1.397 1.303 1.237 0 tL Lt-/(ms·cm-1 ·min -1 ) 0.0683 0.0581 0.0506 0.0449 0.0384 0.0333 时间/min 30 35 40 50 60
L t / (ms·cm-1 )
1.182 1.140 1.107 1.053 1.015
0 tL Lt-/(ms·cm-1 ·min -1 )
0.0296 0.0266 0.0241 0.0203 0.0176
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.071.01.11.21.31.41.51.61.7L t( L 0 -L t )/ t B Linear Fit of Data1_By=12.9x+0.799
k =12.9068
min-1 ;反应温度 T 1 =25℃而反应速率常数k aK·1 ,所以K=1/(12.9068 min-1 ×0.0200mol·L -1 )=3.8739L·mol -1 ·min -1
六、
讨论(主要内容是:○ ○1 1 误差分析;○ ○2 2 实验中异常现象处理;○ ○3 3 对本实验的改进意见;○ ○4 4 回答思考题。):
误差分析 造成本实验误差的主要原因可能有:
1、恒温槽的温度不稳定,致使实验的结果存在一定的误差; 2、乙酸乙酯配置太久,部分挥发掉了,致使实验出现较大的偏差; 3、经过多次读数,误差比较大; 4、系统本身存在的偶然误差。
注意事项 1. 实验温度要控制准确
2. 切勿触及铂电极的铂黑 3. 乙酸乙酯溶液和 NaOH 溶液浓度必须相同。
4. 配好的 NaOH 溶液要防止空气中的 CO 2 气体进入。
5. 乙酸乙酯溶液需临时配制,配制时动作要迅速,以减少挥 发损失。
回答思考题 1、 酸溶液所用的水中含有不与反应物生成物发生反应的电解质,对测定的结果有无影响? 答: 存在一定的影响。因为反应速率常数的值与反应条件如温度、催化剂、溶剂等有关,而杂质的存在影响了反应物的浓度,因而对实验结果存在一定的影响。
2、各溶液在恒温和操作过程中为什么要盖好?
答:因为温度升高,溶液的挥发度增大,将溶液盖好是为了减少其挥发,保证溶液的浓度不变;此外,NaOH 溶液很容易与空气中的CO 2 反应,将其盖住就是为了尽量减少此反应的影响。
七、
结论(是否达到了预期目的,学到了那些新知识):
本实验虽存在一定的误差,但基本达到了预期的实验目的
学到的新知识: 1、熟悉并掌握了 DDS-11A 型数字电导率仪和恒温槽的使用方法
2、进一步了解了二级反应的特点,学会了用图解法求算二级反 应的速率常数。