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华师物化实验报告电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

来源:用户分享 时间:2025/5/28 15:30:39 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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数据处理:?t对

?0??tt作图,求出斜率m,并由m?1求出速率常数 kc0m=14.772,k2=1/(mc0)=10.1210.96864066 L/(mol·min)

文献参考值:k(308.2K)=11.9411 L/(mol·min) 相对误差-8.14%

b.计算反应的表观活化能: ∵k1/k2=m2/m1

∴ln(k2/k1)=Ea/R·(1/T1-1/T2) ln(m1/m2)=Ea/R·(1/T1-1/T2) ∴Ea=Rln(m1/m2)·[T1T2/(T2-T1)]

=49.36119901 kJ/mol

文献值:Ea=46.1 kJ/mol 相对误差7.74%

【结果分析与讨论】

(1)根据测定的数据作?t-

?0??tt图,图形为类似于抛物线的曲线,线性较差,分

析原因为:乙酸乙酯皂化反应为吸热反应,混合后体系温度降低,在初放入恒温槽内,反应试管温度未上升速度不如反应吸热速度,导致温度偏低,继而影响在混合后的几分钟所测溶液的电导率,使其偏低。去掉前3个数据后,重新作图,则线性明显提高。以27.47℃去1点、去2点的图为例子,可以明显看出区别。

(2)在27.47℃时,求出k值6.76956404 L/(mol·min)

文献参考值:k(298.2K)=7.2906 L/(mol·min) 相对误差-7.15%

根据参考文献,本次实验误差不算太大,在可以接受的范围内。本次数据误差为负误差,即测得反应速率比理论速率要低。

分析原因:由于恒温槽一直处于35℃,进行测量时,进行多次充放水,待恒温槽温度后,恒温槽温度计显示温度为27.47,但实际上恒温槽内水温要比测量值略低(温度计从高温回落到低温需要较长时间)。另外,加入试管后,试管在恒温槽中并未完全跟恒温槽达到热平衡,且皂化反应为吸热反应,导致测量的电导率普遍偏低。

而在测量35℃反应时,由于恒温槽升温速度过快,温度超过35℃,在重新调整等待回落时,水温分布不均,温度计测量温度为35℃,实际温度要比测量温度低(即反应温度低于35℃),测量结果k值为10.1210.96864066 L/(mol·min),文献参考值:(k308.2K)=11.9411

L/(mol·min) 相对误差-8.14%,同样存在负误差。

数据处理计算反应活化能时,由于两个k值均存在负误差,计算结果反而有部分误差被抵消,因此活化能与文献值比较差别不大。

(3)实验评价:本实验方法简便可行,对于较为复杂的二级反应速率常数的测定,大大简化了测量步骤。但该方法对仪器设备要求较高,尤其对于恒温系统的要求尤为严格,受室温等因素影响较大,需要得到较为准确结果,应多次进行平行实验,进行比较分析。

【提问与思考】

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,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,使用同一浓度可大大简化计算如果不同,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。CH3COOC2H5+OH=CH3COO+C2H5OH,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-)=10pH-14,即a-x=10pH-14,ka=[a-10(pH-14)()()()

]/[t·10pH-14],用a-10pH-14对[t·10pH-14作图,可得一条直线,该直线的斜率m=ka,即k=m/a。

④为什么要将电导率仪的温度旋钮选为“25”?

答:测量值就是待测液在实际温度下未经补偿的原始电导率值。

【参考文献】

[1]傅献彩, 沈文霞, 姚天扬, 物理化学, 高等教育出版社, 2005. [2]何广平, 南俊民, 孙艳辉, 基础物理化学实验, 化学工业出版社,2008.

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