实验二丙酮碘化.

1、物理化学教研室物理化学教研室2016.9.22实验二十二 丙酮碘化一、目 的 要 求1. 测定用酸作催化剂时丙酮碘化反应的速率常数及活化能；2. 初步认识复杂反应机理，了解复杂反应表观速率常数的求算方法；3. 掌握分光光度计的使用方法。二、实二、实 验验 原原 理理 酸溶液中丙酮典化反应是一个复杂反应，其反应式为：CH3CCH3OI2H+CH3CCH2IOIH+AE一般认为该反应按以下两步进行：CH3CCH3OH+CH3CCH2OHAB-(1)二、实二、实 验验 原原 理理CH3C(OH)=CH2 + I2 CH3COCH2I + I- + H+(2) 丙酮碘化反应的总速率由反应(1)的速率决

2、定，(1)式的反应速率取决于丙酮及氢离子的浓度，如果以碘化丙酮浓度的增加来表示丙酮碘化反应的速率，则此反应的动力学方程式可表示为： HAEddCkCtC-(3)二、实二、实 验验 原原 理理 式中，CE为碘化丙酮的浓度；CH+为氢离子的浓度；CA为丙酮的浓度；k表示丙酮碘化反应总的速率常数。由反应(2)可知：tCtCEdddd2I-(4) 反应物碘在可见光区有一个比较宽的吸收带，可利用分光光度计来测定反应过程中碘的浓度，通过(4)式就可以求出dCE/dt，从而求出反应的速率常数。二、实二、实 验验 原原 理理 若反应过程中，丙酮的浓度远大于碘的浓度且催化剂酸的浓度也足够大，则可把丙酮和酸的浓度

3、看作不变，把(3)式代入(4)式积分得：BtCkCC HAI2-(5) 按照朗伯-比耳定律，某指定波长的光通过碘溶液后的光强为I，通过蒸馏水后的光强为I0，则透光率可表示为： T I / I0- (6)透光率与碘的浓度之间存在以下关系：二、实二、实 验验 原原 理理2dlgICT-(7)将(5)式代入(7)式得：BtCCkTHAdlg-(8) 以lgT对t作图可得一直线，其斜率为kdCACH+。式中d 可通过测定一已知浓度的碘溶液的透光率，由(7)式求得。当cA与cH+浓度已知时，只要测出不同时刻丙酮、酸、碘的混合液对指定波长的透光率，就可以利用(8)式求出反应的总速率常数k 。 二、实二、实

4、 验验 原原 理理 由两个或两个以上温度的速率常数，就可根据阿累尼乌斯关系式计算反应的活化能。121221lg303. 2kkTTTTREa 121221lnkkTTTRTEa 或 -(9) 为了验证上述反应机理，可以进行反应级数的测定。根据总反应方程式，可建立如下关系式：二、实二、实 验验 原原 理理2HddIAECCkCtCr 式中，分别表示丙酮、氢离子和碘的反应级数。若保持氢离子和碘的起始浓度不变，只改变丙酮的起始浓度，分别测定在同一温度下的反应速率，则： 12AA12CCrr二、实二、实 验验 原原 理理 12lglgAA12CCrr -(10)同理可求出, 13lglgHH13CCr

5、r 14lglg22II14CCrr -(11)-(12)1. 实验准备实验准备三、实三、实 验验 步步 骤骤 调节恒温槽温度(25.00.1)或(30.00.1)。 开启有关仪器，分光光度计要预热30min。取四个洁净的50mL容量瓶：第一个装满蒸馏水；第二个用移液管移入5ml I2溶液，用蒸馏水稀 释至刻度；第三个用移液管移入5ml I2溶液和5ml HCl溶液； 第四个先加入少许蒸馏水，再加入5mL丙酮溶液然后将四个容量瓶放在恒温槽中恒温备用。 分光光度计波长调在565nm；控制面板上工作状态调在透光率档。比色皿中装满蒸馏水，在光路中放好。恒温10min后调节蒸馏水的透光率为100%。2

6、. 透光率100%的校正三、实三、实 验验 步步 骤骤三、实三、实 验验 步步 骤骤 取恒温好的碘溶液注入恒温比色皿，在(25.00.1)时，置于光路中，测其透光率。3. 测量l值4. 测定丙酮碘化反应的速率常数 将恒温的丙酮溶液倒入盛有酸和碘混合液的容量瓶中，用恒温好的蒸馏水洗涤盛有丙酮的容量瓶3次。洗涤液均倒入盛有混合液的容量瓶中，最后用蒸馏水稀释至刻度，混合均匀，倒入比色皿少许，洗涤三次倾出。三、实三、实 验验 步步 骤骤 然后再装满比色皿，用擦镜纸擦去残液，置于光路中，测定透光率，并同时开启停表。以后每隔2min读一次透光率，直到透光率接近100%为止。 各反应物的用量见下表：三、实三

7、、实 验验 步步 骤骤 测定方法同步骤3，温度仍为(25.00.1)或(30.00.1)。5. 测定各反应物的反应级数 三、实三、实 验验 步步 骤骤6. 将恒温槽的温度升高到(35.00.1)，重复上述操作步骤1.,2，3，4，但测定时间应相应缩短，可改为1min记录一次。四、注四、注 意意 事事 项项1. 碘溶液见光易分解，故从溶液的配制到测量应尽量迅速；2. 因该实验只是测定反应开始一段时间的吸光度，故反应液混合后应迅速进行测定；3. 计算K时要用到丙酮和酸溶液的初始浓度，因此实验中所用的丙酮和盐酸溶液的浓度一定要准确配制。四、注四、注 意意 事事 项项4. 温度对反应速率常数的影响很大，应把体系温度准确控制在实验温度的0.1范围之内，并且实验时体系始终要恒温。5. 每次要先用蒸馏水调吸光度零后，才可以测其吸光度值。五、实验数据记录五