物化实验论文

物化实验论文 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 内容提要:电导法应用于乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定，用电导和摩尔电导等概念结合二级反应的速度理论,提出电导法测量此反应速度常数同样无需反应物有准确的初始浓度,所得k值与化学法测量基本一致 关键词:电导法;乙酸乙酯皂化;速率常数 1 实验基本原理及系统组成 基本原理 乙酸乙酯皂化是一个二级反应，其反应式为: CH3COOC2H5+Na +0H一— CH3COO一+Na +C2H50H 在反应过程中，各物质的浓度随时间改变(某一时刻的OH一浓度，可以用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 酸溶液进行滴定或通过测量溶液的某种物理性质而求出(实验中若以电导仪测定溶液的电导G随时间的变化值，则可以求出反应的速率常数(因为该反应的逆反应可以忽略，所以各物质在不同时刻(f)的浓度(mol,L)关系可表示如下: CH2COOC2H5+NaOH ? CH2COONa+C2H50H t=0时 c c 0 0 t=t时 c-x c-x x x t??时 ?0 ?0 ?c ?c 该反应的速率方程可表示为 积分得 显然，只要测出反应进程中t时的z值，再将c代人，就可以算出反应速率常数志值( 由于反应是在稀水溶液中进行的，因此可以认为CH。COONa全部电离(溶液中参与导电的离子有Na+，0H一和CH。CO0一，Na 在反应前后浓度不变， 由于OH一的迁移速率比CH。CO0一的迁移速率大得多，而随着反应时间的增加，OH 不断减少，CH。CO0一不断增加，所以体系的电导值将逐渐下降，在一定的浓度范围内，可以认为体系电导值的减少量和CH。COONa浓度z的增加量成正比， 即: t=t时， X=β(G。一Gt) (3) t?oo时， X= (G。一G?) (4) 式中G。和Gt 分别为起始和t时刻溶液的电导值，G? 为反应终了时的电导值， β为比例常数(将(3)，(4)式代人(2)式得 即 从(6)式可知，只要测出G。，G 以及一组G 值以后，利用(G。一G，),(G，一G )对t作图，应得一直线，由直线斜率即可求得反应速率常数 【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 洗耳球 1只 双管电导池 1个 氢氧化钠溶液(1.985×10-2摩尔每升) 乙酸乙酯溶液(1.985×10-2摩尔每升) 【实验步骤】 1、调节恒温槽的温度在34.70?; 2、在1-3号大试管中，依次倒入约20毫升蒸馏水、35毫升 1.985×10-2摩尔每升的氢氧化钠溶液和25毫升1.985×10-2摩尔每升乙酸乙酯溶液，塞紧试管口，并置于恒温槽中恒温。 3、安装调节好电导率仪; 4、Ko的测定: 从1号和2号试管中，分别准确移取10毫升蒸馏水和10毫升请氢氧化钠溶 液注入4号试管中摇匀，置于恒温槽中恒温，插入电导池，测定其电导率Ko; 5、Kt的测定: 从2号试管中准确移取10毫升氢氧化钠溶液注入5号试管中置于恒温槽中恒温，再从3号试管中准确移取10毫升乙酸乙酯也注入5号试管中，当注入5毫升时启动秒表，用此时刻作为反应的起始时间，加完全部酯后，迅速充分摇匀，并插入电导池，从计时起2min时开始读Kt值，以后每隔2min读一次，至30min时可停止测量。 【实验装置示意图】 【数据处理】 温度:34.70? 大气压:100.99kPa 1、求34.70?的反应速率常数k1，将实验数据及计算结果填入下表: 恒温温度,34.70? Ko,2.470ms?cm-1 V(乙酸乙酯),10.00mL 【乙酸乙酯】,0.0200mol/L V(氢氧化钠),10.00mL 【氢氧化钠】,0.0200mol/L Co,0.0100 mol/L 2、实验数据 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 及处理表: t/min Kt (Ko-Kt) Ko-Kt/t ms?cm-1 /ms?cm-1 /ms?cm-1?min-1 / 2 2.200 0.270 0.135 4 1.980 0.490 0.123 6 1.840 0.630 0.105 8 1.730 0.740 0.093 10 1.650 0.820 0.082 12 1.580 0.890 0.074 14 1.530 0.940 0.067 16 1.480 0.990 0.062 18 1.4400 1.030 0.057 20 1.400 1.070 0.054 22 1.370 1.100 0.050 24 1..340 1.130 0.047 26 1.310 1.160 0.045 28 1.290 1.180 0.042 30 1.270 1.200 0.040 3、图:Kt对Ko-Kt/Kt: Kt对Ko-Kt/t 作图，求出斜率m,并由m=1/KCo求出速率常数 m = 9.1148 K1,1/(MCo) ,1/(9.1148×0.0100)mol/(L?min) ,10.97L/(mol?min) 文献参考值:K(307.7K),11.61/(mol?min) 可以由以上的数据的得知:去点后曲线的线性提高了，而活化能则和原来的变化不大， 初步证明了猜想可能是正确的。实际上，我认为实验的测得值与文献值之间一定会存在偏差。首先，我们在实验中采用了[乙酸乙酯]= [NaOH]=0.0200mol/L，实验开始时我们采用[NaOH]=0.0100mol/L的电导率为0而完全忽略了乙酸乙酯对0产生的影响。其次，我们完全忽略了乙酸乙酯的皂化反应的逆反应可能产生 的影响，而由于该反应实际上不可能完全进行到底，因此忽略逆反应的存在也会对实验结果造成影响。最后，我们假设反应生成的CH3COONa是完全电离的。但是，完全电离的前提是离子之间不存在相互作用，而对于反应体系来说是不可能做到的。即使是CH3COONa完全电离，而电离出来的CH3COO-同样会发生水解，造成一定的实验误差。 【实验 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 】 本实验采用电导法测定乙酸乙酯的皂化反应速率常数和活化能的大小。在实验中我们发现， 温度的控制对于速率常数的测定有着非常重要的影响。因此在实验过程中，温度控制的效果 直接影响到实验的结果，本实验必须在恒温的条件下测定。同时，本实验通过物理的方法可 以监控反应的全过程，这也是研究化学问题的一个理想的方法。 【实验评注与拓展】 乙酸乙酯皂化反应为吸热反应，混合后体系温度降低，所以在混合后的几分钟所测溶液的 电导率偏低。因此最好在反应的4-6min后开始测定，否则所做t-tt0图，图形为抛物线并非直线。 实验中还需注意的问题是: 1、乙酸乙酯溶液和NaOH溶液的浓度必须相同，则C0为乙酸乙酯溶液和NaOH溶液的浓 2、度的一半。2、配好的NaOH溶液要防止空气中CO2气体进入 3、乙酸乙酯溶液需要临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。 【思考】 1、因为反应速率k受温度的影响大，(kT+10)/kT=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。所以本实验要在恒温条件进行，而CH3COOC25和NaOH溶液在混合前还要预先恒温。 2、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。所以CH3COOC2H5和NaOH起始浓度必须相同，这就验证了乙酸乙酯反应为二级反应。 3、可以采用pH法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数。 CH3COOC2H5，OH,=CH3COO,，CH5OH，反应速率方程为:v=dx/dt=k(a-x)(b-x) 当起始浓度相同(a=b)，对该式积分简化得:k=x/ta(a-x) 设t时刻溶液的pH值为ε(t)，则此时溶液OH-的浓度为ct(OH)=10(pH-14)， 即a-x=10(pH-14)，ka=[a-10(pH-14)]/[t?10(pH-14)]，用a-10(pH-14)对[t?10(pH-14) 作图，可得一条直线，该直线的斜率m=ka，即k=m/a。 【参考文献】 [1] 何广平,南俊民,孙艳辉等《物理化学实验》[M].华南师范大学化学实验教学中心，化学工业 出版社,2007. 沈文霞，姚天扬等.《物理化学?下册》[M].北京:高等教育出版[2]傅献彩, 社,2006,1 [3] 高小霞.电分析化学导论[M].北京:科学出版社，1986.44 [4] 章贤明，严昌红.电导滴定法定量测定功能微球表面醛基[J].化学通报，1989，(12):27—30. [5]马明建，周长城.数据采集和处理技术[M].西安:西安交通大学出版社，1998.288-298.