電導率與濃度關(guān)系在處理乙酸乙酯皂化反應(yīng)的 實驗數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

林潔麗，陳滸，林潔玲(佛山科學技術(shù)學院，環(huán)境與化學工程學院，廣東 佛山 528000)

0 引言

高校經(jīng)常選擇典型的乙酸乙酯皂化反應(yīng)為研究二級反應(yīng)的實驗項目。通過測量不同時間下的電導率，推導出濃度隨時間的變化，從而給出反應(yīng)速率常數(shù)。相關(guān)討論和改進的報道很多[1-2]，在傳統(tǒng)的教材一般是認為電導率近似與濃度成正比，本論文定其為線性關(guān)系常規(guī)法，再利用它們更為準確的非線性關(guān)系來處理實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩種方法處理的結(jié)果很不一致。

1 實驗原理

設(shè)乙酸乙酯和氫氧化鈉的原始濃度相等，均為c0mol·m?3，反應(yīng)時間為t時，濃度變?yōu)閏 mol·m?3，反應(yīng)完全時濃度為0。皂化反應(yīng)如下：

實驗中通過測量電導率的變化來反映濃度的變化。本體系中，影響電導率的離子是Na+、OH-和CH3COO-，實際就是物質(zhì)NaOH和CH3COONa的濃度決定電導率。下面討論濃度與電導率的具體關(guān)系。

1.1 線性關(guān)系

設(shè)0κ、tκ、∞κ分別為反應(yīng)初始時刻、反應(yīng)某時刻、反應(yīng)完全時刻體系的電導率數(shù)值，強電解質(zhì)在稀溶液中的電導率數(shù)值近似與濃度成正比[1]，設(shè)NaOH和CH3COONa的電導率與濃度的關(guān)系比例系數(shù)分別為B1、B2，則各電導率數(shù)值與濃度關(guān)系為：

1.2 非線性關(guān)系

前面認為電導率與濃度成正比是大多數(shù)教材處理該實驗數(shù)據(jù)的常規(guī)做法，這等于假設(shè)摩爾電導率mΛ 不隨濃度變化，而柯爾勞施根據(jù)大量實驗發(fā)現(xiàn)在很稀的強電解質(zhì)溶液中，其摩爾電導率與濃度的平方根呈線性關(guān)系[2]：

2 實驗結(jié)果

表1 三種模型處理同樣實驗數(shù)據(jù)得到的擬合相關(guān)系數(shù)與 反應(yīng)速率常數(shù)及其相對誤差

3 結(jié)語

利用電導率與濃度的關(guān)系推導的處理模型關(guān)系公式中，需要注意的是這兩種關(guān)系處理數(shù)據(jù)的模型都有考慮CH3COONa對電導率的影響，并沒有忽略CH3COO-的影響，如果忽略其影響，那么處理得到的反應(yīng)速率常數(shù)比近似解模型1的結(jié)果更低，誤差更大。結(jié)合理論和分析數(shù)據(jù)結(jié)果，本論文認為在處理乙酸乙酯和氫氧化鈉的皂化反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)時，對電導率與濃度的關(guān)系需采用柯爾勞施公式才能保證處理結(jié)果更準確，即使在更低濃度的反應(yīng)條件下也不能把電導率看成與濃度成正比。