张虎成 裴渊超 赵扬
(河南师范大学化学与环境科学学院化学实验教学中心 河南新乡 453007)
乙酸乙酯皂化反应动力学参数的测定是化学专业的一个经典的反应动力学实验。因此,有关该反应的实验装置改进[1]、化学测定法[2]、电导测定法[3]、pH测定法[4]以及数据处理方法[5]等已有许多报道。然而,所有这些教学研究工作都是关于如何更准确、更简便地测定反应速率常数和活化能。近年来,随着教学改革的不断深入,迫切需要在化学实验教学中实现培养学生设计实验和创新能力的教学理念。为此,本实验项目设想在未知乙酸乙酯皂化反应级数的前提下,让学生自行灵活地应用化学动力学原理去设计反应级数的测定方法,并通过正确的实验步骤获得合理的结果。教学实践表明:该实验有利于提高学生测定化学反应动力学参数的技能和综合设计实验的能力。
设反应初始时,水溶液中乙酸乙酯的浓度(cA,0)大于或等于NaOH的浓度(cB,0),则皂化反应进程中各反应物和产物的浓度关系为:
已知该反应的速率方程为:
(1)
其中,ct表示经过时间t后消耗的反应物浓度,k表示反应速率常数,α和β分别表示反应物乙酸乙酯和NaOH的分级数。
对于任一强电解质稀溶液,可近似认为其电导与电解质的浓度成正比,因此,反应进程中任一时刻的电导就是组成反应混合物的各个电解质电导之和。若令G0、Gt和G∞分别表示反应初始时、反应时间t时和反应终态时反应体系的电……