收获与建议
本次实验学习了用电导法来测量化学反应的动力学参数，了解了恒温槽、电导率仪等仪器的基本使用 方法。在实验的过程中，我险些误将恒温槽的控温设备当作电导电极插入乙酸乙酯溶液中，所幸助教老师 的提醒避免了这次失误。究其原因，我认为是因为第一次使用恒温槽（尚未轮到恒温槽的装配和性能测试 实验） ，预习过程中所见的恒温槽示意图与实物有一定差异，因此在实验之前有必要对恒温槽的各部件进 行熟悉，辨清各器件分别是什么，再开始实验。 在数据处理方面， 我们的实验教材上讨论了其他数据处理方法， 这些方法涉及到 κ0 值的确定， 事实上， κ0 是浓度为 c0 的 NaOH 溶液的电导率，因此可以通过测定浓度为 c0 的 NaOH 溶液的电导率来确定，而不 一定要使用外推法来确定 κ0。在 NaOH 溶液足够稀薄的情况下也可以测定所使用的 NaOH 溶液的电导率， 然后除以 2，即浓度为 c0 的 NaOH 溶液的电导率（在目前的实验条件下，c0=0.00801 mol•L-1，这种处理方 法的误差是不容忽视的） 。 不过直接测定 κ0 需要配置浓度为 c0 的 NaOH 溶液， 一种可能可行的做法是用 25mL 的移液管移取已准备好的浓度为 2c0 的 NaOH 溶液到 50mL 容量瓶中，再稀释到刻度线。在测定的过程中， 浓度为 c0 的 NaOH 溶液可能会因为溶剂水的蒸发，或溶液吸收 CO2 等因素使电导率值不够准确，但所得 的结果可以与外推法做一比较。此外，利用 κ0 值，我们可以进行多种数据处理方法的比较，从而讨论各种 数据处理方法的优缺点。
也能求得 Ea = 43.3kJ•mol-1
3.3 讨论分析
实验测得在 25℃时乙酸乙酯皂化反应的速率常数是 0.0589 L•mol-1•s-1，尽管这与文献给出的参考值在 同一个数量级，但仍然有显著的差别。测得反应的活化能是 43.3kJ•mol-1，这与文献值（47.3 kJ•mol-1）相 比比较接近，偏差在 10%以内。 实验结果中第 2 组即 26.50℃下测得的速率常数是一个可疑数据，它可能与准确值存在着较大的偏差。 在实验结束后回顾本次实验时，我意识到在第 2 组实验的“混合”这一步中有少量溶液喷出，这对实验结 果造成一定的影响。因此，为了避免混合时将溶液挤出反应器，放置电导电极的一侧即 2 池的塞子不能塞 得太紧，一种比较合适的做法是：在一手握住洗耳球的同时，另一只手扶住 2 池的电导电极和塞子进行混 合操作。 因为我们选取混合时电导率最大的点作为反应起点，而事实上混合开始时反应就启动，所以反应起点 处可认为是反应已进行到某一阶段，但此时溶液中产生的 CH3COONa 的浓度很小，和 c0 相比可以忽略， 因此所带来的误差是可以忽略的。 此外，恒温槽的灵敏度，数字式电导仪的精密度，以及其它仪表误差和人为操作因素（如混合是否均 匀、NaOH 溶液是否因吸收空气中 CO2 而改变浓度等）也可能对实验结果造成影响。据文献报道，电导法 测量反应速率常数的稳定性和重现性比较差[3,5]，因此实验可能存在着一些方法误差。
3.1.3 文献数据 文献报道的 25℃条件下，乙酸乙酯皂化反应速率常数值在 0.0755 ~ 0.114 L•mol-1•s-1 之间[1-3]，活化能 为 47.3kJ•mol-1。[4]
3.2 计算的数据、结果
3.2.1 乙酸乙酯皂化反应在各温度下的反应速率常数 将 25.00℃，26.50℃，28.00℃三个温度下测得的 κt 随时间 t 的变化规律整理成如下的 κt 与(κt-κ∞)t 的关 系图，共三幅。 图中蓝色的曲线是实际测得的 κt 随(κt-κ∞)t 的变化关系，黑色直线是线性拟合后的结果。我们只选取前 400 个数据点进行线性拟合，以保证有绝对值接近于 1 的线性相关系数。因为从图中蓝色曲线可以看到， 后半部分的数据逐渐偏离了拟合直线，对拟合的线性性有一定影响。 图中已将拟合直线的方程和线性相关系数的平方值标注在黑色直线旁边。4 Nhomakorabea结论
本次实验验证了乙酸乙酯皂化反应是典型的二级反应，且 25℃下速率常数为 0.0589 L•mol-1•s-1，反应 的活化能 Ea = 43.3kJ•mol-1。
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参考文献
[1] 金家骏. 乙酸乙酯碱性水解的动力学盐效应[J]. 化学通报，1974，(4)：28-31. [2] 冯安春，冯喆. 简化电导法测量乙酸乙酯皂化反应速度常数[J]. 化学通报，1986，(3)：55-58. [3] 邵水源，刘向荣，等. pH 值法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数[J]. 西安科技学院学报，2004，24(2)： 196-199. [4] 傅献彩等. 物理化学（第五版）下册[M]. 北京：高等教育出版社，2006：193. [5] 李德忠. 皂化反应动力学实验中几个问题的讨论[J]. 化学通报，1992，(9)：53-55.
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结果与讨论 3.1 原始实验数据
3.1.1 计算所需乙酸乙酯的体积 由于实验时环境温度是 23.5℃，由公式 ρ/(g•L-1) = 924.54 – 1.168× (t/℃) – 1.95× 10 -3× (t/℃)2 求得乙酸乙酯的密度为 ρ = 924.54 – 1.168× 23.5 – 1.95× 10 -3× 23.52 = 896.0 (g•L-1) = 0.8960 (g•mL-1) 所需乙酸乙酯的质量为 m = 0.01602 mol•L-1 × 100.00mL × 10-3L/mL × 88.10g•mol-1 = 0.1411g 所以所需移取的乙酸乙酯的体积为 V= 0.1411g = 0.1575mL 0.8960 g•mL-1
由于 0.2mL 移液管的最小分度为 0.002mL，故实际移取乙酸乙酯体积为 0.158mL。
3.1.2 不同温度下的 κ∞值 实验分别选取 25.00℃，26.50℃，28.00℃三个温度测定相应的 κt 随时间 t 的变化规律，这三个温度下 相应的 κ∞值如下表所示。 表 1 各实验温度下的 κ∞值 T /℃ 25.00 26.50 28.00 κ∞ /(μS•cm-1) 409.02 426.66 438.41
将以上数据进行处理（实验全过程中 c0=0.00801mol•L-1） ： 在 25.00℃（298.15K）时，直线斜率为 -k2c0 = -47.149 ×10-5•s-1，所以 k2(298.15K) = 47.149 × 10-5•s-1 = 0.0589 L•mol-1•s-1 0.00801mol•L-1 48.988 × 10-5•s-1 = 0.0612 L•mol-1•s-1 0.00801mol•L-1 56.127 × 10-5•s-1 = 0.0701 L•mol-1•s-1 0.00801mol•L-1
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附录（思考题）
1. 配置乙酸乙酯溶液时，为什么在容量瓶中要先加入部分蒸馏水？ 答：这么做的目的是防止乙酸乙酯的挥发而造成所配置的乙酸乙酯溶液浓度不准确。预先加入蒸馏水 后，再加入乙酸乙酯时即稀释，减少挥发。 2. 为什么乙酸乙酯和 NaOH 溶液浓度必须足够稀？请推导出公式 κ0=A1c0 中 A1 的表达式， 从而说明其 为常数的条件。 答：在足够稀的溶液中，才有电导率与浓度成正比的关系。事实上，A1 的物理含义即摩尔电导率 Λm， 它与浓度的关系表达如下： Λm = Λ∞ c) m (1-β 式中 Λ 是无限稀薄溶液的摩尔电导率，即极限摩尔电导率，在浓度 c 很小的时候，Λm 才可近似当作常数。 3. 若配制溶液时用的不是去离子水，电导管和混合器未洗干净，对实验结果有何影响？ 答：若使用的不是去离子水，或仪器未洗净，则溶液中会有多余的杂质离子，这时测得的电导率就会 与规范实验时的电导率产生偏差，电导率与浓度的正比例关系也被破坏，导致实验结果不准确。 4. 混合反应器的设计思想是什么？请提出其他的混合方法。 答： 混合反应器的思想是先将两种溶液靠近放置， 混合时只需通过简单的操作使溶液快速地混合均匀。
∞ m
其他的混合方法可以是设计一个阀门（或隔板等类似于阀门的器械）将两种溶液隔开，混合时打开阀门即 可实现混合。 5. 如何用化学方法来测定该反应的速率常数。 答：可以跟踪测定反应液的 pH 值随时间的变化关系，利用 pH 值来确定反应液中离子的浓度，从而 可以确定反应进度，进而能求得速率常数。
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2.2 实验条件
实验室室温：23.5℃.
2.3 实验操作步骤及方法要点
1. 乙酸乙酯溶液的配制：配制 100 mL 乙酸乙酯溶液，使其浓度与氢氧化钠标准溶液浓度相同。乙酸 乙酯的密度根据下式计算： ρ/(g•L-1) = 924.54 – 1.168× (t/℃) – 1.95× 10 -3× (t/℃)2 配制方法如下：在 100 mL 容量瓶中装 2/3 体积的去离子水，用 0.2 mL 刻度移液管移取适量的乙酸乙 酯于容量瓶中，用水稀释到刻度，混匀待用。 2. 检查仪器药品，接通电源。 3. 设定恒温槽温度比室温高 0.5~1℃，将混合反应器置于恒温槽中，用 20 mL 移液管移取氢氧化钠标 准溶液于 1 池中，再移取 20 mL 乙酸乙酯溶液于 2 池中，将电导电极插入 2 池中，恒温 10 分钟。 4. 运行“雷磁数据采集”程序，记录电导率—时间曲线。 4.1 点击“模式”按钮，选择电导率模式； 4.2 在“设置”菜单中选择“通讯口”，选择“COM1”，点击“开始通讯”； 4.3 在“设置”菜单中选择“记录数据”，仪器参数选择“DDSJ-308A 型电导率仪”，在已选参数中 只选择“电导率”，确定； 4.4 在“设置”菜单中选择“曲线图”，将 y 轴最大值设置为 3000； 4.5 在“设置”菜单中选择“自动记录”，时间间隔为 1 秒，确定； 4.6 在“记录”菜单中选择“开始”，记录数据。同时，用洗耳球使 1、2 池中溶液混合，使溶液来 回混合约 3－5 次，同时观察电导率数据，如果电导率数据在混合过程中达到最大并基本不变，停止混合。 （注意： 数据记录过程中， 切勿在电脑上进行任何操作。 ） 约 20 分钟之后， 在“记录”菜单中选择“停止”， 即停止数据的采集。点击“文件”菜单中的“保存”，命名存盘； 4.7 点击“编辑”菜单中的“表格到 Excel”（注意：数据传输过程中，切勿在电脑上进行任何操作， 比如移动鼠标等） ，等数据传输完毕，命名保存。 5. 取适量醋酸钠溶液于电导管中，插入电导电极，恒温后点击“记录”按钮，记录醋酸钠溶液的电导 率∞。 （应多次测量，直到显示数据没有太大变化。 ） 6. 升高温度 1~2 ℃，重复步骤 3-5 测定反应的电导率变化，直到完成 3 条曲线的测定。 注意事项： 1. NaOH 溶液和 CH3COOC2H5 溶液不得放反； 2. 注意控制恒温，同时防止 NaOH 吸收 CO2 或溶液水分挥发改变反应液浓度； 3. 混合要快（使混合均匀充分）且要小心谨慎（防挤出混合器） ； 4. 数据处理时要选择混合时电导率最大的点作为反应起点； 5. 注意保护电极，不得擦拭铂黑部分。