关于化学动力学的一个小结

关于化学动力学的一个小结

摘要：本文对蔗糖水解、乙酸乙酯皂化、丙酮碘化、过氧化氢分解等有关化学动力学的实验进行了归纳总结

关键词蔗糖水解乙酸乙酯皂化丙酮碘化过氧化氢分解归纳总结

从表中可知：

一、蔗糖水解

由文献可知，蔗糖的浓度对于整个动力学影响是至关重要的,只有在浓度比较低的情况下蔗糖水解反应才是一级反应,故实验在H+离子催化下，有大量水存在时进行。

由一级反应的速率方程-dc A/dt=kc A（1）

推导出lnc A=-kt + lnc A o （2）

故，只要测出c At和c A o，即可通过作图得求出k值

因为蔗糖是右旋，水解后产生葡萄糖也是右旋的，但果糖却是左旋的，而且果糖的旋光强度大于葡萄糖，故水解进行中混合液的右旋光度逐渐变小，最后变为左旋，依据旋光度的线性及加合性，从而确定水解过程中蔗糖浓度的变化情况。

已知，α=k B c B（k B为比例常数），（3）

联立上式即可得

ln (αt-α∞) = ln (α0 -α∞) –kt

ln (αt-α∞)对t作图如下：

2.50

2.552.602.652.702.752.802.85

2.90Y A x i s T i t l e

X Axis Title

二、 乙酸乙酯皂化

乙酸乙酯皂化反应作为一个典型的二级反应。因为溶液中OH -离子的电导率比CH3 COO -离子的电导率大得多，因此在反应进行过程中，电导率大的OH -逐渐为电导率小的CH3 COO -所取代 ，溶液的电导率也随着下降。在稀溶液中，每种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溶液的电解质的电导率之和。根此实验测定方法是利用电导率仪测定出t 时刻反应体系的电导Gt ,再通过浓度与电导的关系计算出皂化反应的速率常k 、活化能Ea 等动力学数据。

数据处理原理

乙酸乙酯皂化反应：

CH 3 COOC 2 H 5

+

NaOH

CH 3 COONa +C 2 H 5OH

设反应物乙酸乙酯和氢氧化钠的起始浓度均为C 0 , t 时刻反应物浓度为C ,则动力学方程为：

-dc/dt=kc 2 （1）

积分(1) 式得：1/C —1/C ０＝kt （２） 由于溶液电导与电解质的浓度成正比关系,所以有:

Gt=(G 0-Gt)/k ｃ０t

式中：G 0 、Gt 分别为t = 0 ,及t = t 时反应体系的电导

C 0为反应物初始浓度

从(3) 式可以看出,以Gt 对（G 0 – Gt ）／t 作图,可得到一条直线，由直线的斜率求得反应速率常数k 值 数据记录： T ＝３５℃ Go ＝１.８１

作图如下：

Y A x i s T i t l e

X Axis Title

处理数据可得：k ２（３５℃）＝１３.０９（L ．mol －１

．min －１

）

三、 丙酮碘化

丙酮碘化是一个复杂反应, 其反应式为：

CH 3COCH 3+I 2

CH 3COCH 2 I

+

I

-

+

H +

其速率方程可表示为 r ＝ｋＣ丙ｐＣ碘ｑC H ＋ｒ （１） 由比尔定律可知，对于指定波长的入射光，入射光强I 0、出射光强I 以及碘浓度有如下关系式： T （透光率）＝I ／I 0

ｌg Ｔ＝－ｋ／l ｃＩ２ （２）

中T 为透光率, I 和I ０分别为某一波长的光通过待测溶液和空白溶液的光强。ｋ为吸光系数, l 为样池光径长度

当碘完全反应完时, 丙酮和酸的浓度基本保持不变。在这种情况下, 实验证明, 反应速度与碘的浓度无关, 因而直到全部碘消耗完以前, 速度是常数。因此。以lg (T ) 对时间t 作图将是一条直线,直线的斜率即为反应速率。 数据记录：见实验报告 作图如下：

1.44

1.461.481.501.521.541.561.58

1.601.621.64Y A x i s T i t l e

X Axis Title

四、过氧化氢分解

分解反应如下：

2H 2O 22H 2O

O 2+

由一级反应的速率方程 -dc A /dt=kc A （1）

在H 2O 2催化分解过程中，t 时刻H 2O 2的浓度变化可以通过测量在相应时间内分解放出的氧气的体积得出。因为分解过程中，反应放出的氧气的体积在恒温恒压下正比于分解了的过氧化氢的物质的量。若以表示过氧化氢全部分解时放出的氧气体积，Vt 表示过氧化氢在t 时刻分解放出的氧气的体积，则

C o ∝V ∞ C ∝（Ｖ∞－Ｖｔ） -kt=ln （Ｖ∞－Ｖｔ）／Ｖ∞

数据记录： T=12.2℃

处理数据得 k=34.05t -1

针对H 2O 2中V ∞的测定，也可以用化学分析方法测定。方法如下

先在酸性溶液中用标准KMnO4溶液滴定法求出过氧化氢的起始浓度。反应为

2MnO 4-5H 2O 2

2Mn 2+

5O 8H 2O ++6H +

=

+

+

过氧化氢的物质的量浓度可由正式求得

C （H 2O 2）=5C （MnO 4-）V （MnO 4-）/2V （H 2O 2） 式中 V （H 2O 2）—滴定时取样体积（ml ）； V （MnO 4-）—滴定用的KMnO 4溶液体积（ml ）。 由H 2O 2分解反应的化学计量式

2H

2O 22H 2O

O 2+

可知，1mol H 2O 2分解能放出1/2 H 2O 2分解能放出1/2molO 2，根据理想气体状态议程可以计算出V ∞ml 。

V ∞=5C （MnO 4-）V （MnO 4-）V /（H 2O 2）RT/4V （H 2O 2）P 式中

V /（H 2O 2）—分解反应所用H 2O 2溶液的体积（ml ）；

P —氧的侵夺，即大气压减去实验温度下水的饷蒸气压（kPa ）； T —实验温度（K ）； R —气体常数

动力学速率常数的测定根据物质的不同性质及测定条件的可行性，可有不同的方法进行测定，在此仅小结本学期已做有关动力学几个实验，以便加深对动力学速率常数测定的理解。

参考文献：

1、周从山、杨涛、张建策. 蔗糖水解实验数据处理与误差分析[J].大学化学.2008，23（4）:55-62

2、周华锋, 侯纯明, 张丽清, 姚淑华, 王雅静. 蔗糖水解反应动力学研究[J].辽宁化工.2005，34（5）：200-202

3、屈景年、莫运春、刘梦琴、曾荣英. 旋光法测蔗糖水解反应速率常数实验的改进[J].今日化学.2005，20（1）：48-50

4、李琮. 丙酮碘化反应级数的确定[J]. 云南师范大学学报.1989,18(3):82-84

5、宗清文. 丙酮碘化反应实验的改进[J].化学教育.2000,35-36

6、郝茂荣，李仲轩. 丙酮碘化反应速率常数的测定[J]. 包头钢铁学院学报.1996,15(3):72-75

7、王立斌，刘程国，李丹. 手持技术在乙酸乙酯皂化反应中的应用[J]. 2009，30（2）：17-20

8、李森兰. 乙酸乙酯皂化反应速度常数测定实验研究[J]. 2004，54—58 9、凌锦龙. 乙酸乙酯皂化反应实验数据处理方法的改进[J]. 2005，26（2）：49-51