《物理化学实验》讲义 - 图文(3)

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反应时间t/min αt αt -α∞ lg(αt -α∞) 2.6 注意事项 1. 蔗糖在配制溶液前，先要经380K烘干。 2. 旋光管盖只要旋至不漏水即可，过紧旋钮会造成损坏或因玻璃片受力 产生应力而致使有一定假旋光。 3.钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时，应熄灭，以免损坏。 4.反应速率与温度有关，故溶液需恒温至实验温度才能混合。 5. 实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止酸对其腐蚀。 6. 温度对反应速度影响较大，所以整个过程应保持恒温。用水浴加热反 应液测α∞时，温度不宜过高，以免产生副反应，溶液变黄，加热过程应 同时避免溶液蒸发使糖的浓度改变，从而影响α∞的测定。 7. 由于反应初始阶段速率较快，旋光度变化大，一定要注意时间的准确 性。 8. 根据反应温度，可适当增加HCI的浓度，以缩短反应时间。 2.7 思考题 1. 蔗糖的转化速率常数k和哪些因素有关？ 2. 在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好？还是短的旋光管 第 9 页

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好？ 3. 试估计本实验的误差，怎样减少实验误差？ 4. 如何根据蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度数据计算??？ 5. 实验中,我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点,试问在蔗糖转化反应过 程中所测的旋光度at是否必须要进行零点校正？ 6. 配置蔗糖溶液时称量不够准确,对测量结果是否有影响？ 2.8 WZZ－2B自动旋光仪的使用说明 1. 打开电源开关，这时钠光灯在交流工作状态下起辉，经5分钟钠光灯 激活后，钠光灯才发光稳定。 2. 打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭，则应将光源开关上 下重复扳动1到2次，使钠光灯在直流下点亮，为正常。 3. 打开测量开关，这时数码窗应有数字显示。 4. 将装有蒸馏水或其它空白溶剂的旋光管放入样品室，盖上箱盖，待示 数稳定后，按清零按钮。 5. 取出旋光管。将待测样品注入旋光管，按相同的位置和方向放入样品 室内，盖好箱盖，仪器数显窗将显示出该样品的旋光度。注意旋光管应 用被测试样洗湿数次。 6. 逐次按下复测按钮，重复读数几次，取平均值作为样品的测定结果。 7. 如样品超过测量范围，仪器在±45o处来回振荡。此时，取出旋光管， 仪器即自动回到零位。此时可将试液稀释一倍再测。 8. 仪器使用完毕后，应依次关闭测量、光源、电源开关。 第 10 页

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实验三 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 3.1 实验目的及要求 1. 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. 2. 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方 法. 3.2 实验原理 1. 乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为： CH3COOC2H5+Na++OH-?C2H5OH+Na++CH3COO- t =0 a a 0 t a－ x a－ x x 实验时CH3COOC2H5和NaOH采用相同的初始浓度a = 0.01 mol/L 设在时间t时生成物的浓度为x，则该反应的动力学方程为： dx1x?k(a?x)2 积分得： k?? （1） dtta(a?x)随着反应的进行，OH不断减少，，电导率大的OH-逐渐为电导率小的 －CH3COO 所取代，溶液电导率有显著降低。对稀溶液而言，强电解质的 －电导率?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，则乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式： ?0?A1a （2） ???A2a （3） ?t?A1(a?x)?A2x （4） A1, A2是与温度、电解质性质、溶剂等因素有关的比例常数，?0，?? 分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。 ?t为时间t时溶液的总电导率。由（2），（3），（4）三式可得： a?k0?kt? （5） x?k0?k? 第 11 页

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将（5）式代入（1）式整理可得： kt?以kt ～1k0?k?k? （6） aktk0?k作图为直线即为二级反应，由直线斜率即可求出k . t2. 反应的速率常数k与温度T有关。若忽略温度对表观活化能Ea的影响， 则k与T关系可由阿累尼乌斯公式表示：lnEk(T2)??ak(T1)R?11????T?T?? 1??2因而分别测定两个温度下的速率常数k(T1)及k(T2)即可确定反应的活化 能。 3.3仪器与试剂 1. 仪器：DDS-307电导率仪一台； 恒温槽一套；叉形管电导池2个 2. 试剂：0.02 mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液；0.01 mol/L的NaOH 溶液。 3.4 实验步骤 1. 调节恒温槽至所需控制的温度T１ = 25℃. . 2. 调节电导率仪。 3. κ０的测定： 将电极取下，用少量 0.01 mol/L NaOH 将电导池及电导电极淋洗2~3 次后, 装入适量的0.01 mol/LNaOH溶液于电导池中 (测量中液面一定不 要低于电极套筒上的刻度线，电极腔体内不含气泡)，放入恒温槽中恒温 十分钟，测定其电导率，即为κ0 。 4. κt的测定： 用移液管分别移取10mL mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液于干 燥的叉形管电导池的直支管和侧支管中,塞上塞子,置于恒温槽中恒温至 所需的温度（8分钟）后，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间（注 意停表一经打开切乎按停，直至全部实验结束），并在恒温槽中将叉形管 电导池中溶液混合均匀。 第 12 页

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在反应进行到6、9、12、15、20、25、30、35、40、50、60min时各读取 一次电导率κ１值,记录κ１ 及时间t。 5. 以同样的步骤,测定T2 = 35℃下的κ0，以及在4、6、8、10、12、15、 18、21、、24、27、30 min时的κ１ 。 6. 测量完毕后,关闭所有电源.将电导池及电导电极用蒸馏水淋洗干净并插 干。 3.5 数据处理 1. 将所测的实验数据记录于下列表中 T1 = K t / min κ１/ (μs/cm ) k0?k t T2 = K t / min κ１/ (μs/cm ) k0?k t 2. 以kt 对k0?k作图，求出直线斜率，由直线的斜率即可求出k 。 t分别求出上面两个温度的速率常数k(T1) 及 k(T2)。 3. 由阿累尼乌斯公式 lnE?11?k(T2)??a??? k(T1)R?T2T1?利用测定的两个温度下的速率常数k(T1)及k(T2)计算反应的活化能Ea . 3.6 注意事项 1. 本实验所用的蒸馏水需事先煮沸，待冷却后使用。 第 13 页