应用研究的分析模式

1宁波工程学院物理化学实验报告专业班级姓名实验日期同组姓名指导老师实验名称实验九、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定一、实验目的1、了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率系数和活化能。2、了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率系数。3、掌握电导率仪的使用方法。二、实验原理1、二级反应的动力学方程A+B→产物t=0aat=ta-xa-x-dcA/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x)2定积分得：k=x/[ta(a-x)]①以x/(a-x)~t作图若所得为直线，证明是二级反应，并从直线的斜率求k。如果知道不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2)，按阿仑乌斯方程计算出该反应的活化能EaEa=lnk(T1)/k(T2)*R[T1T2/(T2-T1)]②2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式：CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OHt=0aa00t=ta-xa-xxxt=∞00aa反应前后CH3COOC2H5和C2H5OH对电导率的影响不大，可忽略，故反应前只考虑NaOH的电大率κ，反应后只考虑CH3COONa的电导率κ。对稀溶液而言，强电解质的电导率κ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。有一下关系：κ0=A1*aκ∞=A2*aκt=A1*（a-x）+A2*x有三式得：x=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)]*a，将其代入①中得k=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)ta]重新排列得：κt=(κ0-κt)/kta+κ∞因此，以κt~(κ0-κt)/t作图为一直线即为二级反应，并从直线的斜率求出κ2三、实验仪器、试剂仪器：数学电导率仪（附电极）1台，恒温水槽1套，秒表1只。叉形电导管2只，移液管（10ml，胖肚）3根试剂：乙酸乙酯标准溶液（0.0200mol/dm3）,NaOH标准溶液（0.0200mol/dm3）四、实验步骤1、调节恒温槽调节恒温槽温度25℃。同时电导率仪提前打开预热。2、κ0的测定：分别取10ml蒸馏水和10mlNaOH标准溶液加到洁净。干燥的叉形管仲裁充分混匀，置于恒温槽中恒温5min。用数学电导率仪测定已恒温好的NaOH标准溶液的电导率κ03、κt的测定在另一只叉形管的直支管中加10mlCH3COOC2H5标准溶液，侧支管中加10mlNaOH标准溶导率一次，记录电导率κt及时间t。4、调节恒温槽温度35℃，重复上述步骤测定其κ0和κt，但在测定κt时是按反应进行4min，6min，8min，10min，12min，15min，18min,21min，24min，27min，30min时测其电导率。五、数据记录与处理室温：25.2℃大气压：100.46Kpa初始浓度：CCH3COOC2H5=0.01005dm3CNaOH=0.01005mol/dm3⑴25℃时，电导率随时间的变化电导率随时间的变化（25℃，κ0=2170μS/cm）t/min6912152025303540κt/μS/cm*1031.8381.7191.6241.5441.4441.3641.3041.2551.216(κ0-κt)/t/μS/cm*min*10-30.0550.0500.0460.0420.0360.0320.0290.0260.0243由图得：该直线斜率k=19.63,截距c=0.74因为k=1/aκ因此κ(T1)=k/a=19.63/0.01005=1953.23mol/min*dm3=32.55mol/s*L⑵35℃时，电导率随时间的变化电导率随时间的变化（35℃，κ0=2540μS/cm）t/min4681012151821242730κt/μS/cm*1032.1101.9511.8461.7621.6931.6111.5481.4971.4541.4201.392(κ0-κt)/t/μS/cm*min*10-30.1080.0980.0870.0780.0710.0620.0550.0500.0450.0410.0384由图得：该直线斜率k=9.82,截距c=1.008.因为k=1/aκ因此κ(T2)=k/a=9.82/0.01005=977.11mol/min*dm3=16.29mol/s*L(3)活化能的计算Ea=lnk(T1)/k(T2)*R[T1T2/(T2-T1)]=ln（32.55/16.29）*8.3145*[298.15*308.15/(308.15-298.15)]=52.88KJ/mol误差：α=（52.88-27.3）÷27.3=93.7%六、结果讨论1、为何本实验要在恒温条件下进行，而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合前还要预先恒温？答：因反应速度与温度有关，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CH3COOC2H5溶液混合前要预先恒温，以保证5反应在实验温度下进行。2、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液的起始浓度不相等，试问应怎样计算？答：要按)()(log)(303.2xbaxabbatk，式中axt)(00（a为两溶液中浓度较低的一个溶液浓度）以t～t作图，可得到0和的值，解出不同t时的x值，然后，就可求出k。3、如果NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液为浓溶液，能否用此法求κ值？为什么？答：不能。因为只有对稀溶液，强电解质的电导率与其浓度成正比，才会推倒得到t～(κ0-κt)/t作图为一直线，进而求得κ值。