丙酮碘化反应速率常数的测定.doc

【08级物理化学实验补充讲义】实验十四 丙酮碘化反应速率常数的测定一、实验目的1、掌握利用分光光度法测定酸催化时丙酮碘化反应速度常数及活化能的实验方法。2、加深对复杂反应特征的理解。3、掌握2100型分光光度计的使用方法。二、实验原理丙酮碘化反应方程为：H+是反应的催化剂，由于丙酮碘化反应本身生成H+，所以这是一个自动催化反应。实验证明丙酮碘化反应是一个复杂反应，一般认为可分成两步进行，即： 反应是丙酮的烯醇化反应，反应可逆且进行的很慢。反应是烯醇的碘化反应，反应快速且能进行到底。因此，丙酮碘化反应的总速度可认为是由反应所决定，其反应的速率方程可表示为： 式中分别是碘、丙酮、酸的浓度；k为总反应速率常数。如果反应物碘是少量的，而丙酮和酸对碘是过量的，则可认为反应过程中丙酮和酸的浓度基本保持不变。实验又证实：在酸的浓度不太大的情况下，丙酮碘化反应对碘是零级反应，对式积分得： 式中的B是积分常数。由对时间t作图，可求的反应速率常数k值。因碘溶液在可见区有宽的吸收带，而在此吸收带中，盐酸、丙酮、碘化丙酮和碘化钾溶液则没有明显的吸收，所以可采用分光光度法直接测量碘浓度的变化。根据朗伯比耳定律： 将式代入式得： 在式中可通过测定一已知碘浓度的溶液的吸光度A，代入式而求得。当、浓度已知时，只要测出不同时刻反应物的吸光度A，作At图得一直线，由直线的斜率便可求的反应的速率常数k值。由两个温度下的速率常数，由阿累尼乌斯公式 可求得化学反应的活化能E。三、仪器与药品12100型分光光度计（附比色皿） 1台2超级恒温槽 1台3秒表 1块425mL容量瓶 2个550mL容量瓶 2个65mL移液管 3支72.00 molL-1 HCl标准溶液(标定)；2.00 molL-1 丙酮溶液（精确称量配制）0.050 molL-1 碘溶液(含4%KI)四、实验步骤1实验前的准备调节恒温槽到25。调节2100型分光光度计配制溶液并恒温配0.0050 molL-1的碘溶液：移取5.00mL 0.050 molL-1 碘溶液于50 mL 容量瓶中。稀释到刻度。放入25恒温槽中恒温10min。（用于测定值）分别移取5.00mL 0.050 molL-1 碘溶液和5.00 mL 2.00 molL-1 HCl标准溶液于25mL容量瓶中，加入少量的水。再移取5.00 mL 2.00 molL-1的丙酮溶液于50mL容量瓶中，加入适量的水。注意：混合前两个容量瓶中溶液的总体积不得超过50mL。然后在另一25mL容量瓶中加入25mL蒸馏水，三个容量瓶一同放入25恒温槽中恒温10min。2测定值（25条件下）： 在500nm波长下测上述恒温后的0.0050 molL-1的碘溶液的吸光度A。平行测量三次，取平均值。3测反应进行到不同时刻t的吸光度A（25条件下） 小心将恒温后的酸碘混合液倒入丙酮溶液中，迅速摇动，加同温水至刻度。然后注入比色皿中，按下秒表记时，在500nm波长下每2min读一次吸光度A，直到吸光度A小于0.05为止（测量中随时用蒸馏水调100）。4测35时的值和不同时刻t的吸光度A。 方法同上。（每1min测一次吸光度A）五、数据记录与处理1数据记录格式 表一：测定值 ； ； 0.0050 molL-1碘溶液吸光度A2535表二：测不同时刻t的吸光度A2535测量时间（2min）A测量时间（2min）A测量时间（1min）A测量时间（1min）A2数据处理1由已知碘溶液的浓度和测得的吸光度值（表一），计算值。2由不同t时刻的吸光度A（表二）,绘制At图，求出直线斜率；由直线斜率计算反应速率常数k值。3将25、35的反应速度常数值代入阿累尼乌斯公式，计算反应的活化能。3参考文献值k(25)=2.8610-5dm3.mol-1.s-1 ； k(27)=3.6010-5dm3.mol-1.s-1 k(35)=8.8010-5dm3.mol-1.s-1 ； 活化能E = 86.2KJ.mol-1 E与文献相对误差15%摘自：F.Daniels,R.A.Alberty,J.W.Williams,etal., Experimental Physical Chemistry, 7th edn.p.152 MC Graw-Hill, Inc.,New York(1975)六、2100型分光光度计的使用1接通电源，至仪器自检完毕，显示器显示“100.0和546nm”即可进行测试。2用“MODE”键设置测试方式：T（透光率）；A（吸光度）；3设置所需波长。改变波长时，显示器上出现“BLA”字样（提醒我们必须重新调整【0A/100%T】键）。4分别将参比样品和被测样品倒入比色皿中并放入比色皿槽中。5将参比样品放入光路中，按【0A/100%T】键，调节【0A/100%T】，此时，显示器显示“BLA- -”，直至显示“100”或“0.000”为止。6将被测样品放入光路中，显示器上得到的值便是透光率或吸光度。七、实验注意事项1、温度影响反应速率常数，实验时体系始终要恒温。2、实验所需溶液均要准确配制。3、混合反应溶液时要在恒温槽中进行，操作必须迅速准确。4、每次用蒸馏水调吸光度零点后，方可测其吸光度值。八、思考题 1在本实验中，将丙酮溶液加入含有碘、盐酸的容量瓶时并不立即开始计时，而注入比