[发明专利]测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数的方法及装置

说明书

测定铬酸根‑重铬酸根离子反应速率常数的方法及装置，所述方法是以硝酸银溶液作为扰动液，重铬酸钾溶液作为被扰动液，进行铬酸根‑重铬酸根离子反应速率常数的测定。所述装置主要由USB通信系统将pH值、温度测定装置和基于LabVIEW的驰豫法酸度计测定反应速率常数的上位机系统连接，pH值、温度测定装置伸入具有搅拌功能的恒温水浴装置中组成。本发明方法测定快速、准确，操作简单，测定常数在Van’t Hoff规则允许偏差范围内；本发明方法重铬酸钾用量减少了一半以上，绿色环保，且将扰动液替换为无毒的硝酸银溶液后，更加大大的降低了溶液的毒性；本发明装置取代了人工记录和处理数据，测定快速、准确，操作简单。

技术领域

本发明涉及一种测定反应速率常数的方法及装置，具体涉及一种用弛豫法测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数的方法及装置。

背景技术

弛豫法测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数是化学化工、制药、石油、材料等专业必开的物理化学综合性实验。现有该实验中，扰动液和被扰动液均为K₂Cr₂O₇溶液(扰动液B1、B2和B3的配制浓度分别为5×10^-2、2.5×10^-2和1×10^-2mol·L^-1；被扰动液A3、A2和A1的配制浓度分别为2.5×10^-3、1×10^-2和5×10^-2mol·L^-1)。扰动液B1、B2和B3要分别与被扰动液A3、A2和A1进行测试，即每组实验至少需要测定6组(6～9)不同配比的实验数据，若测定数据不理想，则无法进行数据分析和处理，必须重新实验，由于每次实验学生组数多，必然会造成K₂Cr₂O₇溶液用量特别大；另外，由于Cr(Ⅵ)的毒性大，会造成环境污染，不符合绿色化学原则；况且，每组实验加扰动液发生弛豫反应时，需快速混合，必须多人协同紧张合作，以便能手工准确记录短时间间隔内(2s)的弛豫过程中pH的变化值；而此后的实验数据处理过程也非常复杂，据调查，要独立完成整个实验的数据处理，并写出整洁规范的实验总结报告，每个学生需要花费近2天的时间，其繁复程度可想而知，对提高学生的实验兴趣及其学习效率极为不利。另外，若改变溶液的浓度，有时会造成弛豫时间过短，或进一步用于其它反应体系由于反应体系弛豫时间太短，而造成手动跟踪十分困难，成为了进行创新实验的障碍。因此，亟待找到一种测定快速、准确，重铬酸钾用量少，绿色环保，操作简单的测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种测定快速、准确，重铬酸钾用量少，绿色环保，操作简单的测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数的方法。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种测定快速、准确，操作简单的测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数的方法，以硝酸银溶液作为扰动液，重铬酸钾溶液作为被扰动液，进行铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数的测定。铬酸盐-重铬酸盐在水溶液中有如下平衡：被扰动体系为CrO₄^2--Cr₂O₇^2-水溶液的平衡体系，用硝酸银溶液替代K₂Cr₂O₇溶液作为扰动液时，即以AgNO₃为干扰剂时，干扰其反应：k₁、k_-1为该反应的正逆反应速率；k₂、k_-2为该反应的正逆反应速率；且用硝酸银溶液作为扰动溶液，与原常规实验弛豫时间同为50s以上，完全满足学生手工记录实验数据，同时硝酸银溶液作为干扰体系的快反应，进而生成Ag₂CrO₄沉淀，进一步减少了铬离子污染。