题目
在298 K时,测定乙酸乙酯皂化反应速率。反应开始时,溶液中酯与碱的浓度都为0.01 mol·dm-3,每隔一定时间,用标准酸溶液滴定其中的碱含量,实验所得结果如下:t/min35710152125[OH-]/(10-3 mol·dm-3)7.406.345.504.643.632.882.54(1) 证明该反应为二级反应,并求出速率常数k值;(2) 若酯与碱的浓度都为0.002 mol·dm-3,试计算该反应完成95%时所需时间及该反应的半衰期。
在298 K时,测定乙酸乙酯皂化反应速率。反应开始时,溶液中酯与碱的浓度都为0.01 mol·dm-3,每隔一定时间,用标准酸溶液滴定其中的碱含量,实验所得结果如下:
t/min
3
5
7
10
15
21
25
[OH-]/(10-3 mol·dm-3)
7.40
6.34
5.50
4.64
3.63
2.88
2.54
(1) 证明该反应为二级反应,并求出速率常数k值;
(2) 若酯与碱的浓度都为0.002 mol·dm-3,试计算该反应完成95%时所需时间及该反应的半衰期。
题目解答
答案
解:(1) 若该反应是二级反应,以
对t作图应得一直线,或根据二级反应速率公式的定积分式
,计算出的k2是一常数。
作图法:与t值分别列于表中,以对t作图(图略)得一直线(或依据数据用origin作图)该直线的斜率为k2 = 11.78 mol-1·dm3·min-1。
计算法:
代入数据,计算结果列于表中。
t/min | 3 | 5 | 7 | 10 | 15 | 21 | 25 |
[OH-]/(10-3 mol·dm-3) | 7.40 | 6.34 | 5.50 | 4.64 | 3.63 | 2.88 | 2.54 |
/( mol-1·dm3) | 135.1 | 157.7 | 181.8 | 215.5 | 275.5 | 347.2 | 393.2 |
k/( mol-1·dm3·min-1) | 11.70 | 11.54 | 11.68 | 11.55 | 11.70 | 11.77 | 11.73 |
可见k值为一常数,其平均值为11.67 mol-1·dm3·min-1。
(2) 对于二级反应,
对于二级反应,
解析
步骤 1：确定反应类型
根据题目中给出的实验数据，我们可以通过计算来验证该反应是否为二级反应。二级反应的速率方程为$\dfrac {1}{a-x}-\dfrac {1}{a}={k}_{2}t$，其中$a$是反应物的初始浓度，$x$是反应物在时间$t$时的消耗量，$k_2$是二级反应的速率常数。
步骤 2：计算速率常数$k_2$
根据二级反应的速率方程，我们可以计算出$k_2$的值。将实验数据代入方程中，计算出$k_2$的值，并验证其是否为常数。
步骤 3：计算反应完成95%所需时间
根据二级反应的速率方程，我们可以计算出反应完成95%所需的时间。将反应物的初始浓度和$k_2$的值代入方程中，计算出所需时间。
步骤 4：计算反应的半衰期
根据二级反应的速率方程，我们可以计算出反应的半衰期。将反应物的初始浓度和$k_2$的值代入方程中，计算出半衰期。
根据题目中给出的实验数据，我们可以通过计算来验证该反应是否为二级反应。二级反应的速率方程为$\dfrac {1}{a-x}-\dfrac {1}{a}={k}_{2}t$，其中$a$是反应物的初始浓度，$x$是反应物在时间$t$时的消耗量，$k_2$是二级反应的速率常数。
步骤 2：计算速率常数$k_2$
根据二级反应的速率方程，我们可以计算出$k_2$的值。将实验数据代入方程中，计算出$k_2$的值，并验证其是否为常数。
步骤 3：计算反应完成95%所需时间
根据二级反应的速率方程，我们可以计算出反应完成95%所需的时间。将反应物的初始浓度和$k_2$的值代入方程中，计算出所需时间。
步骤 4：计算反应的半衰期
根据二级反应的速率方程，我们可以计算出反应的半衰期。将反应物的初始浓度和$k_2$的值代入方程中，计算出半衰期。