电导的测定及其应用 - 汕头大学理学院

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1、电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数物理化学实验实验目的用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，了解反应活化能的测定方法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及其活化能熟悉电导测量方法和电导率仪的使用。乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应：CH3COOC2H5+Na++OH-CH3COO-+Na++C2H5OH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，可以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。以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。实验原理二级

2、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CH3COOC2H5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C2H5OH的浓度为x，那么CH3COOC2H5和NaOH的浓度则为(c-x)。设逆反应可以忽略，则应有实验原理实验原理二级反应的速率方程可表示为积分得故只要测出反应进程中t时的x值，再将c代入，就可以算出反应速率常数k值。(1)(2)实验原理由于反应是在稀的水溶液中进行的，故可假定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

3、后浓度不变，OH-的迁移率比CH3COO-的迁移率大得多。随着反应时间的增加，OH-不断减少，而CH3COO-不断增加，所以体系电导值不断下降。在一定范围内，可以认为体系电导值的减少量和CH3COONa的浓度x的增加量成正比，即实验原理式中G0和Gt分别为起始和t时的电导值，为反应终了时的电导值，β为比例常数。将（3）、（4）式代入式（2）得：（3）（4）实验原理从直线方程式（5）可知，只要测定出G0、以及一组Gt值后，利用对t作图，应得一直线，由斜率即可求得反应速率常数k值，k的单位为min-1•mol-1•dm3。整理成（5）实验原理电导率仪一套

4、恒温水浴一套叉形电导池2只移液管（10mL）2支烧杯（50ml）一只容量瓶（100mL）1个称量瓶（25mm23mm）一只停表一只乙酸乙酯（分析纯）氢氧化钠（0.0200mol/L）CH3COONa(分析纯)仪器和试剂恒温槽叉形电导池电导率仪1、恒温槽调节及溶液的配制开启恒温水浴，调节恒温槽温度到适宜温度。配制0.0200mol/L的乙酸乙酯溶液100mL。分别取10mL蒸馏水和10mL0.0200mol/LNaOH的溶液，加到洁净、干燥的叉形电导池中充分混合均匀，置于恒温槽中恒温10min。实验步骤2、G0、G∞的测定用电导率测定上述已恒温的溶液

5、的电导值G0。实验测定中，不可能等到t∞，且反应也并不完全不可逆，所以通常以0.0100mol/L的CH3COONa溶液的电导值作为G∞，测量方法同G0。必须注意，每次更换电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导池，接着再用被测溶液淋洗2到3次。3、Gt的测定在另一支叉形电导池直支管中加入0.0200mol/L的乙酸乙酯溶液10mL，侧支管中加入0.0200mol/L的NaOH溶液10mL，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，并在恒温槽中将叉形电导池中溶液混合均匀并立即测其电导值，每隔2min

6、测一次，直到电导数值变化不大时（一般45min到60min）。如果实验时间允许，可按上述操作步骤和计算方法，测定另一温度下的反应速率常数k值，用阿仑尼乌斯（Arrhenius）公式，计算反应活化能。（6）式中k1、k2分别为温度T1、T2时测得的反应速率常数，R为气体常数，E为反应的活化能。4、反应活化能的测量数据处理一、根据测定数据，以对t作图，应得一直线，由斜率即可求出反应速率常数k值。二、由不同温度所求得的k1、k2，求出反应活化能E。实验注意事项1.电导率仪要进行温度补偿及常数校正；2.实验用的蒸馏水须事先煮沸，待冷却后使用，以免溶有的CO2

7、致使溶液浓度发生变化。3.反应液在恒温时都要用橡胶塞子盖好。4.严格控制恒温的温度，因为反应过程温度对反应速率常数影响很大。5.测定G0时，溶液均需临时配制。6.所用NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液浓度必须相等，否则反应速率常数计算公式将发生变化。7.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。8.每次更换电导池中的溶液时，都要先用电导水淋洗电极和电导池，接着再用被测溶液淋洗2到3次。不可用纸拭擦电导电极上的铂黑。讨论乙酸乙酯皂化反应系吸热反应，混合后体系温度降低，所以在混合后的起始几分钟内所测溶

8、液的电导偏低，因此最好在反应后开始，否则，由对t作图得到的是一抛物线，而不是直线。1.为什么本实验要在恒温下