实验27丙酮碘化反应动力学

实验27丙酮碘化反应动力学
实验27丙酮碘化反应动力学

实验27丙酮碘化反应动力学

一、目的

①用改变初始浓度法測定丙酮碘化反应的级数。 ②用分光光度法测定丙酮碘化反应的速率常数及活化能。 ③进一步掌握分光光度计的使用方法。 二、基本原理

酸催化的丙鲖碘化反应是一个复杂反应,初始阶段反应为

-+++--?→?+--+

I H I CH CO CH I CH CO CH H 2323 (Ⅱ,140)

该反应能不断产生H +,它反过来又起催化作用,故是一个自动催化反应。其速率方程可表示为

r

H q I p A I A E c c kc dt

dc dt dc dt dc +====22

-_υ (Ⅱ,141)

式中 υ、E c 、 A c 、2

I c 、+

H c 反应速率、碘化丙酮、丙酮、供

及盐酸的浓度(mol ·L -1)

k----速率常数;

p 、q 、r----丙酮、碘和氢离子的反应级数。 反应速率、速率常数以及反应级数均可由实验测定。

实验证实在本实验条件(酸的浓度较低)下,丙酮碘化反应对碘是零级反应,即q 为零。

在丙酮和酸大大过量的情况下,可用少量的碘来控制反应进度。这样,当碘完全消耗 前,丙酮和酸的浓度基本保持不变。由于反应速率与碘的浓度无关(除非在很高的酸度 下〉,因而直到全部碘消耗

完以前,反应速率为一常数。若以0c A 0

+

H c 表示丙酮和酸的初始 浓度,

则有

常数=?=-+r

H p A I c kc dt

dc 002 (Ⅱ,142)

由式(II ,142)可见,若能测得反应进程中不同时刻t 时碘的浓度2c I 以对I 作图应 为一直线,直线的斜率就是反应速率。

由于反应并不停留在一元碘化丙酮上,还会继续反应下去,故采用初始速率法,测量开始一段的反应速率。

为了确定反应级数p,至少需进行两次实验,用脚注数字分别表示各次实验。当丙酮初始浓度不同,而碘离子、氢离子初始浓度分别相同时,即12

c A A uc = 12I 2

2

c I c = 12+

+

=H H c c

则有p p A p

A

p r

H

q I p A r

H

q I p A u c c u c c kc c c c ===+

+

1

11

2122212k υυ u p lg lg

1

2

=υυ u p lg )lg

(1

2

υυ= (Ⅱ,143) 同理,当丙酮、碘的初始浓度分别相同,而酸的浓度不同时,即

13A A c c = 1322I I c c = 13++=H H wc c 可得出

ωυυlg )(lg

1

3

=r (Ⅱ.144)

又14A A c c = 14+

+

=H H c c 142

2

I I xc c = ,则有

lgx )(lg

1

4

υυ=q (Ⅱ.145) 因此,如能测出各次实验的反应速率,在在u 、w 、x 为已知的情况下,就可由以上 ( II 143)~(II 145)确定反应级数p 、r 、q 。

反应体系中除碘以外,其余各物质在可见光区均无明显吸收,因此可用分光光度法直接观察碘浓度的变化。碘的最大吸收波长虽然在紫外区,但在可见光区仍有较强的吸收。 光度测定可由72型(或721型)分光光度计完成。

由比尔定律知,对于指定波长的入射光,入射光强0I 出射光强I 以及碘浓度间有以下关系式

I I

T =

(透光率) 2'-lg I lc k T = (Ⅱ.145)

式中l -样品池的光径长度;

'k 取10为底的对数时的吸收速率。 l k '可由测定已知浓度碘液的透光率求的。

由式(Ⅱ.142) 、(Ⅱ.146)可得

)

t -(t 'lg lg 121

2l k T T -=

υ (Ⅱ.147)

式中 1T 、2T ——时间1t 、2t 时体系的透光率;

)

121

2-('lg lg t t l k T T -可由测定反应体系在不同时刻t 的透光率T ,以T lg

对t 作图所得直线的斜率求得,如以m 表示此斜率则

l

k m

'=

υ (Ⅱ.148) 故式(Ⅱ.143) (Ⅱ.144 )(Ⅱ.145)可化为

u m m p lg lg

1

2

= (Ⅱ.149) w m m r lg )(

lg 1

3

= (Ⅱ.150) x m m q lg )(

lg 1

4

= (Ⅱ.151) 由式(Ⅱ.142) (Ⅱ.147)可得

or

H op A c kc l k T T +?=-)

t -(t 'lg lg 1212

即or

H op A c c t t l k T T k +

-=)-('lg lg 121

2 或or

H op A c lc k m

k +

=

' (Ⅱ.152)

如果能测得两个温度下的反应速率1k 与2k ,据阿伦尼乌斯方程可以估算反应的活化能a E

1

21221lg 303.2k k

T T T T R

E a -= (Ⅱ.153) 对于复杂反应,当知道反应速率方程的具体形式后,就有可能对反应机理做出某些推测。 三、仪器与试剂

带恒温装置的72型分光光度计1台,超级恒温槽1台,停表1块,容量瓶(50mL )7 个,移液管(5、10 mL )各3支。

0.01mol·L-1标准碘溶液(含质量分数为2%KI), 1 mol·L-1标准HCl 溶液,2 mol·L-1标准丙酮溶液(此三种溶液均用A.R试剂配制,均需准确标定〉。

四、搡作步骤

①将分光光度计波长调到500nm处,然后将恒温用的恒温夹套接恒温槽输出的恒温水〈恒温夹套见图II -75〉,并放人暗箱中。把恒温槽调到25℃。

②将装有蒸馏水的比色皿〈光径长为2.0cm〉放到恒温夹套内,将光路闸门放在“黑”点处,将微电计电源开关旋到“开”处,调节零位调节器,将光点准确调到透光率标尺的零点,然后闹门放在“红”点处,调节光量调节器,使微电计光点处于透光率“100”的位置上。反复调整“0”点和“100”点。

③求l k'值。在50ml吐容量瓶中配制0.001 mol·L-1碘溶液。用少量的碘溶液洗比色皿2次,再注入0.001 mol·L-1碘溶液,测其透光率T更换碘溶液再重复測定二次,取其平均值,求l k'值。

④丙酮碘化反应的速率常数的测定。用移液管分别吸取0.01 mol·L-1标准碘溶液 10、10、10、5ml,注人已编号(1?4号)的4只干净的50ml容量瓶中,另取一支移液管分别向1~4号容量瓶内加入1 mol·L-1标准HCl溶液5、5、10、5ml(注意依瓶号顺序),再分别注人适量的蒸馏水,盖上瓶盖,置于恒温槽中恒温。再取50ml干净的容量瓶,取少量 2 mol·L-1标准丙酮溶液清洗2次,然后注入约50ml标准丙

酮溶液,置于恒温槽中恒温。再取50ml干净的容量瓶,装满蒸馏水,置于恒温槽中恒温。

待达到恒温后(恒温时间不能少于10 min),用移液管取已恒温的丙酮溶液10ml,迅速加人1号容量瓶,当丙酮溶液加到一半时开动停表计时。用已恒温的蒸馏水将此混合液稀释至刻度,迅速摇匀,用此混合溶液将干净的比色皿清洗多次,然后把此溶液注人比色皿(上述操作要迅速进行〉,测定不同时间的透光率。每隔2min测定透光率1次,直到取得10 ~ 12个数据为止。如果透光率变化较大,则改为每隔1min记录1次。在测定过程中用蒸馏水多次校正透光率“0”点和“100”点。

然后用移液管分别取5、10、10ml的标准丙酮溶液(已恒温的〉,分别注人2、3、4号容量瓶,用上述方法分别测定不同浓度的溶液在不同时间的透光率。上述溶液的配制如表II 二7所示。

在35℃下,重复上述实验。但在35℃下测定改为每隔1min记录1次透光率

表 I .27

注意事项:

①碘液见光分解,所以从溶液配制到测量应尽量迅速。

②因只测定反应开始一段时间的透光率,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銅及酸溶液的浓度一定要配准。

④温度对实验果影响很大,应把反应温度准确控制在鄉雖的±0.1℃代范围之内。 五、数据处理

①求l k '值。将测得数据填于表II.28,并用式(Ⅱ.146)计算l k '值。

2

I c

表II.28

②混合溶液的时间-透光率(表II.29) 恒温温度:

表II.29

③混合溶液的丙酮、盐酸、碘的初始浓度(表II.30)

表II.30

④用表II.29中数据,以T lg 对t 作图,求出斜率m 。 ⑤用式(Ⅱ.149)~(Ⅱ.151)计算反应级数p 、r 和q 。 ⑥用式(Ⅱ.152)计算各次实验的k k 及。

⑦利用25℃、35℃的k 计算丙酮碘化反应的活化能a E ⑧文献值

a. 1=p ,0=q ,1=r 。

b. 反应速率常数(表II.31)

表II.31

③活化能1-a 2.86mol kJ E ?=。 六、讨论

①根据动力学实验结果可对丙酮碘化这一复杂反应机理作如下推测

++--H CH CO CH 33

+--)(33CH COH CH (Ⅱ.154)

( A) (B)

+

--)

(33CH COH CH

++--H CH CO CH 33 (Ⅱ.155)

(B) ( A)

+-++-?→←+=-H I I COCH CH I CH COH CH K 232233

(Ⅱ.156)

(D ) (E)

因为丙酮是很弱的碱,所以方程(Ⅱ.155)生成的中间体B 很少,故有

+

=H A B c c K c 1 )(1

-1

1k k K =

(Ⅱ.157) 烯醇式D 和产物E 的反应速率方程是

D I H B D

c c k c k c k dt

dc )(232-2+-=+ (Ⅱ.158) 23I D E

c c k dt

dc = (Ⅱ.159) 合并(Ⅱ.157)、(Ⅱ.158)(、Ⅱ.159)三式,并应用稳定态条件,令

k 1 k -1

K2 k-2

0=dt

dc D

,得到 2

2

32321I H I H A E c k c k c c c k k K dt dc +=++- (Ⅱ.160) 若烯醇式D 与碘的反应速率比烯醇式D 与氢离子的反应速率大得多,即+

>>H c k k 2-3则式(Ⅱ.160)可取以下简单的形式

+=H A E

c c k K dl

dc 21 (Ⅱ.161) 令21k K k =,则式(Ⅱ.161)表示为

+=H A E

c kc dt

dc (Ⅱ.162) 式(Ⅱ.162)与实验测得结果完全一致,因此上机理可能是正确的。 ②有的教科书以溴水为反应物,但于溴的挥发性和毒性,所以一般多选用碘进行 丙酮卤化反应动力学的測定。 七、思考题

①在本实验中,将丙酮溶液加人含有碘、盐酸的容量瓶时,并不立即开始计时,而注入比色皿时才开始计时,这样做是否可以?为什么? ②本实验中,将丙酮和酸的浓度视为常数,而实际上是变化的。能否估计出这样能 给反应速率常数测量值带来多大误差?

③若本实验中原始碘浓度不准确,对实验结果是否有影响?为什么? ④影响本实验结果精确度的主要因素有哪些? 八、参考文献

1东北师范大学等编.物理化学实验,第2版.北京:高等教育出版社,

1998

2何玉萼等编.物理化学实验.成都:四川大学出版社,1993 3复旦大学等编‘物理化学实验.第2版.北京:高等教育出版社,1993

九、附录72型光电分光光度计 1.原理和构造

在光的激发下,物质中的原子和分子往往与光相互作用产生对光的吸收效应。实验证明,对一定波长的光,不同物质有不同的吸收能力。Beer 定律指出,对一定波长的光,溶液中某一物质的浓度与该物质对光的吸收能力互成比例,用数学形式表达为

cl I I ε-=100

或 cl λλε-=)I I

(lg 0

所以 cl E λλε= 式中

λE -单色光波长为λ时的消光值,又称光密度;

0I 入射光的强度;

I

透射光的强度;

0I I 透光率;

λε吸收系数,又称消光系数,与吸收光的物质的性质有关;

c 溶液浓度;

l 溶液层的厚度。

从上式可以看出,当入射光的吸收系数

ε和溶液厚度l不变时,透

λ

光率随溶液浓而变化。因此把透过溶液的光线通过测光机构中的光电转换器,将光能转换为电能就可以在測光机构的指示器上读出相应的透光率或光密度,从而推算出溶液的浓度。

72型光电分光光度计就是根据以上理论设计制造的,可在可见光范围内作分光光度分析法应用。

该仪器的光路系统如图11.76所示。钨丝灯泡作为光源1,通过光狭缝2由反射镜3反射,经透镜4成平行光,进入棱镜5色散成各种波长的单色光,由可转动的反射镜6反射,其中一束光通过透镜7而聚光与狭缝8获得单色光,经比色皿9与光量调节器10到光电池11产生的电流由微电计12得到光的强弱讯号,从而可以测得溶液中吸光物质的透光率或光密度值。

使用方法

①在仪器未接通电源前,应先检査供电电源与仪器标注电压是否相符,然后再接通电源。

②把单色光器的光路闸门拨到“黑”点位置,打开微电计的开关,指示光点即出现在|标尺上,用零位调节器将光点准确调到透光率标尺的“0”位上。

③打开稳压器及单色光器的电源开关,把光路闸门拨到“红”点上,按顺时针方向调节光量调节器,使微电计的指示光点达到标尺上限附近。10min后,待硒光电池趋于稳定|后再开始使用仪器。

④将光路闸门重新拨到“黑”点位置,再一次校正微电计的指示光点于“0”位,立即打开光路闸门。

⑤打开比色皿暗箱盖取出比色皿架,将4只比色皿中的1只装入空白溶液或蒸馏水,其余3只装未知溶液,把已放入比色皿的比色皿架重新放入暗箱内,正确地放置于定位装置上,盖好暗箱盖。为了便于工作,装空白溶液或蒸馏水的比色皿应放在比色皿架的|第一格内,以便在光源打开时,空白溶液即正对在光路上。

⑥用波长调节器调至所需波长,轻轻旋动光量调节器,把指示光存准确地调于透光率“100”的读数上(此时空白溶液正在光路上〉。

⑦上项操作完成后,将比色皿定位装置的拉杆轻轻拉出一格,使第二格比色皿内的未知溶液进入光路,此时微电计标尺上所指的读数即为该溶液的透光率或光密度。然后按同法測定另两个未知液。

⑧为了选择测定某一溶液所需的波长,可用不同的波长作该溶液的吸收光谱曲线,从曲线上选择最合适的波长(一般采用吸收度最大的波长)来进行这一溶液的测定工作。

⑨用本仪器进行比色分析时,可先配制一系列浓度的标准溶液,测出它们的光密度,以浓度为横坐标,光密度为纵坐标,绘成该溶液的标准曲线。这样,在进行未知溶液的多次定时,非常方便。

⑩仪器使用时,应常关闭光路闸门来核对微电计的“0”点位置。、

?测定时,应尽量在光密度值为0.1 ~0.65的范围内进行,这样可以得到较高的准确度。|

3,注窻事项

①在被测溶液的色度不太强的情况下,尽量采用较低的单色光器光源电压〈5.5v〉这样可以延长光源灯泡的使用寿命。

②仪器的连续使用时间不应超过2 h。若需继续使用,最好间歇30 min 后再继续使用。

③每次使用比色皿完毕后,应用蒸馏水洗净擦干,存放于比色皿的盒子内。擦拭比色皿透光面,需用细软而又吸水的绒布或镜头纸,切忌用其他的布或纸,以免影响它的透光率。

丙酮碘化实验报告

“复杂反应------丙酮碘化反应”实验报告 刘若晴 2007011980 材 72 同组实验者姓名:穆浩远 实验日期:2008年9月22日 提交报告日期:2008年10月11日 带实验的老师或助教姓名:王 实验日期:2008年9月20日 1 引言(简明的实验目的/原理) 本实验的目的有(1)采用分光光度法测定用酸作催化剂时丙酮碘化反应的速率系数、反应级数和活化能。(2)通过本实验加深对复合反应特征的理解。(3)熟练掌握分光光度计的原理和使用方法。 只有少数化学反应是由一个基元反应组成的简单反应,大多数化学反应并不是简单反应,而是由若干个基元反应组成的复合反应。大多数复合反应的反应速率和反应物浓度间的关系,不能用质量作用定律表示。因此用实验测定反应速率与反应物或产物浓度间的关系,即测定反应对各组分的分级数,从而得到复合反应的速率方程,乃是研究反应动力学的重要内容。 对于复合反应,当知道反应速率方程的形式后,就可以对反应机理进行某些推测。如该反应究竟由哪些步骤完成,各个步骤的特征和相互联系如何等等。 实验测定表明,丙酮与碘在稀薄的中性水溶液中反应是很慢的。在强酸(如盐酸)条件下,该反应进行得相当快。但强酸的中性盐不增加该反应的反应速率。在弱酸(如醋酸)条件下,对加快反应速率的影响不如强酸(如盐酸)。 酸性溶液中,丙酮碘化反应是一个复合反应,其反应式为: + H +32332 (CH )CO+I CH COCH I+H +2I ??→-- (1) 该反应由H +催化,而反应本身又能生成H +,所以这是一个H +自催化反应,其速率方程为: ()()()()()()3αβδ+ 3 -dc I -dc A dc E r ====kc A c I c H dt dt dt - - (2) 式中:r —反应速率; k —速率系数; ()c A 、()3c I -、()+ c H 、()c E —分别为丙酮、碘、氢离子、碘化丙酮的浓度, -3mol dm g ; α、β、γ—分别为反应对丙酮、碘、氢离子的分级数。 反应速率、速率系数及反应级数均可由实验测定。 丙酮碘化对动力学的研究是一个特别合适而且有趣的反应。因为3I -在可见光区有一个比较宽的吸收带,而在这个吸收带中,盐酸和丙酮没有明显的吸收,所以可以采用分光光度计测定光密度的变化(也就是3I -浓度的变化)来跟踪反应过程。

丙酮碘化反应数据处理

丙酮碘化反应 物理化学实验报告2010-05-09 18:29:22 阅读70 评论0 字号:大中小订阅 一、实验目的 1.利用分光光度计测定酸催化时丙酮碘化反应的反应级数、速度常数; 2.掌握分光光度计的使用方法; 二、实验原理 丙酮碘化反应是一复杂反应,反应方程式为: H+是反应的催化剂,因丙酮碘化反应本身有H+生成,所以,这是一个自动催化反应,又因为反应并不停留在生成一元碘化丙酮上,反应还继续下去。所以应选择适当的反应条件,测定初始阶段的反应。因碘溶液在可见光区有宽的吸收带,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计法直接观察碘浓度的变化,从而测量反应的进程。 根据公式:al=(lg100-lgT)/CI2 求得比色皿的al值 该反应的速率方程可表示为: v=dC E /dt = -dC A/dt = -dC I 2/dt = kC p A C q I 2 C r H+ 式中CE,CA,CI2,CH+ 分别为碘化丙酮,丙酮,碘,盐酸的浓度;k为速度常数;指数p,q,r分别为丙酮,碘和氢离子的反应 级数。 实验证实在本实验条件下,丙酮碘化反应对碘是零级反应,即q为零。所以, v= dC E /dt = kC p A C r H+ 对上式积分后可得: C E = kC p A C r H+ t + C 又由于dC E /dt = -dC A/dt = -dC I 2/dt A = alC I2( 比尔-兰伯定理:A为吸光度;T为透光度) A = -lg T al=(lg100-lgT)/C I2 得:lg T = k(al) C p A C r H+ t + B 由lgT对t做图,通过其斜率m可求得反应速度,即:m=k(al) C p A C r H+ 又有:v =m/(al)

丙酮碘化反应动力学测定

丙酮碘化反应动力学测定——光度法 一、实验目的 1、 通过本实验加深对复杂反应特征的理解; 2、 掌握用孤立法确定反应级数的方法; 3、 学会用分光光度计测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数; 4、 掌握TU-1810型分光光度计的使用和校正方法,实验数据的作图处理方法; 二、实验原理 丙酮碘化的方程式为: +-33232CH COCH +I CH COCH I+H +I → 该反应是以+H 作为催化剂,同时反应自身会生成+H ,所以此反应是一个自动催化反应,并且为一个复杂反应,分两步进行: +3332CH COCH +H CH COH=CH → (1) +-32232CH COH=CH I CH COCH I+H +I +→ (2) (1)式为丙酮的烯醇化反应,反应可逆并进行的很慢,是一个速控步,决定反应的总速率;(2)式为烯醇的碘化反应,反应快速并能进行到底。 总反应的速率方程为: 2 +I A H d d c kc c t -= 如果丙酮和酸相对于碘是过量的,则可认为在反应过程中丙酮和酸的浓度基本保持不变, 同时,在酸的浓度不太大时,丙酮碘化反应对碘是零级反应。对上式进行积分得: +2I A H B c kc c t -=+ 因为碘在可见光区有宽的吸收带,而在此吸收带中,盐酸,丙酮,碘化丙酮和碘化钾溶液均没有明显的吸收,所以可以采用分光光度法直接测量碘浓度的变化。 由朗伯—比尔定律A Lc ε=,得 +A H A B k Lc c t ε=-- 上式中的L ε可通过测定一定浓度的碘溶液的吸光度A 带入式中求得。做A-t 图,直线的斜率可求出丙酮碘化反应速率常数k 值。 有两个以上温度下的速率常数就可以根据阿仑尼乌斯公式 211211R T T a E k k ??=- ??? 即可估算出反应的活化能E a 的值。

丙酮碘化实验报告

丙酮碘化实验报告 姓名:团团1372 学号:200800 物化实验第九组 08 级10-24 实验二十二丙酮碘化 【实验目的】 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,了解复杂反应的表观速率常数的求算方法。【实验原理】一般认为按照两步进行: 第一步为丙酮烯醇化反应,其速率常数较小,可逆反应(速控步骤) 第二步是烯醇碘化反应,它是一个快速的且能进行到底的反应。 由此,丙酮的烯醇化反应的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: 式中,C为碘化丙酮的浓度;C为氢离子的浓度;C为丙酮的浓度;k表示丙酮碘化反应总的EH+A 速率常数。由第二步反应可知,则本实验利用分光光度计时刻监测丙酮碘化反应过程中碘的浓度,从而求出反应的速率常数。若在反应过程中,丙酮的浓度远大于碘的浓度且催化剂酸的浓度也足够大时,则可把丙酮和酸的浓度看作不变,则可得:

按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律:透光率可表示为: 透光率与碘的浓度之间的关系可表示为: 综上两式可得: 由lgT对t作图可得一直线,直线的斜率为kεlCC。式中εl可通过测定一已知浓度AH+ 的碘溶液的透光率,由(7)式求得,当C与C浓度已知时,只要测出不同时刻 丙酮、酸、碘AH+ 的混合液对指定波长的透光率,就可以利用上式求出反应的总速率常数k。 由两个或两个以上温度的速率常数,就可以根据阿累尼乌斯(Arrhenius)关系 式估算反应的活化能。 姓名:团团1372 学号:200800 物化实验第九组 08 级10-24 【仪器试剂】 分光光度计1套;容量瓶(50mL)3只;超级恒温槽1套;带有恒温夹层的比色皿1个;移 -3-3液管(10mL)3只. 碘溶液(=0.01979mol?dm);标准盐酸溶液(1.869mol?dm);丙酮溶液CI2 -3(1.9994mol?dm)。 【实验步骤】 1、打开恒温槽设定温度为30?0.1?。

复杂反应——丙酮碘化反应

复杂反应——丙酮碘化反应 姓名:*** 学号:2015012*** 班级:化学**班 实验日期:2018年4月4日提交报告日期:2018年4月6日 带课老师/助教:*** 1 引言(简明的实验目的/原理) 2 实验操作 2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图 计算机与接口1套,722S型分光光度计(比色皿2个),恒温槽1套,10mL刻度移液管1支,5mL 刻度移液管3支,25mL容量瓶1个,镊子,洗瓶,滴管。 0.02145mol·L-1碘溶液,2.500mol·L-1丙酮溶液,1.075mol·L-1HCl溶液,去离子水。 2.2 实验条件 实验室室温:15.5℃;气压:102.64kPa。 2.3 实验操作步骤及方法要点 1. 准备: 检查仪器、药品,接通电源。将装有碘溶液、丙酮溶液、盐酸溶液和去离子水的玻璃瓶放入恒温槽中恒温。打开恒温槽电源,设定恒温槽温度在25℃。 2. 设定分光光度计: 开启分光光度计和电脑。打开分光光度计控制软件,点击右方“联机”连接仪器。在“功能选择”菜单中选择“定点扫描”。通过拉动样品架拉杆,使得下方样品仓对准分光光度计光路。仪器预热10min后,点击“调0”,放入黑色塑料块挡住光路,点击确定,等待调0完毕;取出黑色塑料块,点击“调100”,放入装有去离子水的比色皿作为空白,点击确定,等待调100完毕。 3. 测定ε(I3-)L值:

用5 mL带刻度移液管移取2.5 mL碘溶液于25 mL棕色容量瓶中,用恒温槽中的去离子水稀释至刻度,摇匀。润洗比色皿3次,加入碘溶液至大约2/3容量,放入分光光度计样品仓,点击右方“数据选取”,即显示碘溶液吸光度值,保存数据。 注:依据原理,在实验条件(565nm)下,ε(I3-)=ε(I2),为了书写方便,下文简记为ε,即ε=ε(I3-)=ε(I2)。 4. 测定反应速率: 按照表1,用移液管快速移取相应体积的三种溶液于容量瓶中(碘溶液最后加入),滴管移取恒温去离子水稀释至刻度,摇匀,润洗比色皿3次,加入混合溶液至大约2/3容量,放入分光光度计样品仓。 在“功能选择”菜单中选择“时间扫描”,点击右方“参数设置”,“时间”设定为20分(可根据实验情况终止数据采集),“测量模式”改为“吸光度”,点击“确定”。点击右方“开始”,开始数据采集。可通过“坐标扩展”修改横纵轴上下限。采集合适时间后,点击右方“停止”,保存数据并导出到Excel。 表1 反应溶液的配比表 序号温度碘溶液V/mL 丙酮溶液V/mL 盐酸溶液V/mL I 25℃ 5 5 5 II 25℃ 5 2.5 5 III 25℃ 5 5 2.5 IV 25℃7.5 5 5 V 35℃7.5 5 5 5. 结束实验,关闭仪器,收拾实验台。 注意事项: 1. 测定波长必须保持565nm,否则影响结果准确性,光谱仪上不要放物品,避免误触旋钮改变波长; 2. 配液要快,碘液要最后加入,碘会刺激呼吸道,眼睛粘膜,含碘废液瓶须加塞,并及时处理; 3. 使用分光光度计时,注意确认光路通畅,实验中避免触碰拉杆改变其位置,比色皿装液不宜太满。 3 结果与讨论 3.1 原始实验数据 3.1.1 εL值的测定 所用碘液被稀释了10倍,故c(I2)=0.002145mol·L-1;分光光度计测定吸光度A=0.3665。 3.1.2 反应速率的测定 第I~V组实验的吸光度-时间曲线(A-t曲线)如图1~图5。

丙酮碘化反应

物理化学实验丙酮碘化反应动力学C202 2010-03-29 T= P= 一、实验目的 1.根据实验原理由同学设计实验方案,包括仪器、药品、实验步骤等 2.测定反应常数k、反应级数n、活化能Ea 3.通过实验加深对复杂反应的理解 二、实验原理 丙酮碘化反应是一个复杂反应,其反应式为: 实验测定表明,反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。反应式中包含产物,故本反应是自催化反应,其动力学方程式为: -dC A/dt=-dC/dt=kC AαC HβCγ 式中C为各物质浓度(mol/L),k为反应速率常数或反应比速,指数为反应级数n。 丙酮碘化反应的反应机理可分为两步: 第一步为丙酮烯醇化反应,其速率常数较小,第二部是烯醇碘化反应,它是一个快速的且能进行到底的反应。用稳态近似法处理,可以推导证明,当k2C H>>k3C I时,反应机理与实验证明的反应级数相符。 丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级,级碘的浓度对反应速率没有影响,原来的速率方程可写成 -d C/dt=kC AαC Hβ 为了测定α和r,在C A>> C、C H>>C2及反应进程不大的条件下进行实验,则反应过程中,C A和C H可近似视为常数,积分上式的: C=- kC AαC Hβt+A’ C以对t作图应为直线。与直线的斜率可求得反应速率常数k及反应级数n。 在某一指定的温度下,进行两次实验,固定氢离子的浓度不变,改变丙酮的浓度,使其为C A=mC A,根据-d C/dt=kC AαC Hβ得:n B=(lg(r i/r j))/lgm 若测得两次反应的反应速率,即求得反应级数p。用同样的方法,改变氢离子的浓度,固定丙酮的浓度不变,也可以得到对氢离子的反应级数r。 若已经证明:p=r=1,q=0,反应速率方程可写为:-dC/dt=kC A C H在大量外加酸存在下及反应进程不大的条件下,反应过程的氢离子可视为不变,因此,反应表现为准一级反应或假一级反应:-dC/dt=k'C A式中k'=k C H,k'为与氢离子浓度有关的准反应比速。 设丙酮及碘的初始浓度为C A0、C0.侧有:C A= C0-(C0- C)由数学推导最终可得: C= - C A0 k't+ C A0C'+ C0 若在不同的时刻t,测得一系列C,将其对t作图,得一直线,斜率为- C A0 k',即可求得k'的值。在不同的氢离子浓度下,k’值不同。 分光光度法,在550 nm跟踪I2随时间变化率来确定反应速率。 三、仪器及药品 721分光光度计1套丙酮标准液*L-1)

丙酮碘化反应速率常数的测定讲义

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。 二、实验原理 酸溶液中丙酮碘化反应是一个复杂反应,反应方程为: CH 3H 3C O +I 2 H + CH 2I H 3C O +I -+H + 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。 实验测定表明,反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。反应式中包含产物,其动力学方程式为: r q p A A H c I c kc dt I dc dt dc )()()(22+=-=- =υ (1) 式中υ为反应速率,A c 、)(2I c 、)(+ H c 分别为丙酮、碘、盐酸的浓度(mol/L ),κ为反应速率常数,p 、q 、r 分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。速率、速率常数和反应级数均可由实验测定。 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: H + 2 C CH 2 H 3C OH C CH 2 H 3C O ( i ) C H 3C O C CH 2 H 3C OH I 2 CH 2I I - k 3 (ii) 反应(i)是丙酮的烯醇化反应,反应可逆且进行的很慢。反应(ii)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(i)所决定。丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级,故碘的浓度对反应速率没有影响,即动力学方程中q 为零,原来的速率方程可写成: r p A I H c kc dt dc )(2+=- =υ (2)

由于反应并不停留在一元碘化丙酮上,还会继续反应下去,故采取初始速率法,因此丙酮和酸应大大过量,而用少量的碘来限制反应程度。这样在碘完全消耗之前,丙酮和酸的浓度基本保持不变。由于反应速率与碘浓度无关(除非在酸度很高的情况下),因而直到碘全部消耗前,反应速率是常数。即: 常数==- =+r p A I H c kc dt dc )(2υ (3) 因此,将)(2I c 对时间t 作图为一直线,直线斜率即为反应速率。 为了测定指数p ,需要进行两次实验。先固定氢离子的浓度不变,改变丙酮的浓度,若分别用I 、II 表示这两次实验,使)(II A c =u )(I A c ,)(+ II H c = )(+ I H c ,由式子(3)可得: p I p I p p I r I p II r II p I II u A C A C u H C A kC H C A kC ===++ ) ()()()()()(υυ (4) u p I II lg lg =υυ (5) u p I II lg /lg υυ= (6) 同样方法可以求指数r 。使)(II A c =)(I A c I ,)(+ II H c =w )(+ I H c ,可得出: w r I III lg /lg υυ= (7) 根据式子(2),由指数、反应速率和浓度数据就可以计算出速率常数κ。由两个温度下的速率常数,由阿累尼乌斯公式: 1 21221lg 303.2k k T T T T R E -= (8) 求得化学反应的活化能E 。 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,以跟踪反应进程。在本实验中,通过测定溶液510nm 光的吸收来确定碘浓度。溶液的吸光度A 与浓度c 的关系为: A=Kcd (9) 其中A 为吸光度,K 为吸光系数,d 为溶液厚度,c 为溶液浓度(mol/L )。在一定的溶质、

实验十一丙酮碘化反应级数的测定

丙酮碘化反应级数的测定 一、 目的要求 1. 掌握用孤立法确定反应级数的方法。 2. 测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数。 3. 通过本实验加深对复杂反应特征的理解。 4. 掌握722s 型分光光度计的基本原理及使用方法。 二、 实验原理 大多数化学反应是复杂反应,其中包含了许多个基元反应,反应级数是根据实验的结果而确定的,并不能从化学计量方程式简单的利用质量作用定律推得。反应级数的确定是很重要的,它不仅告诉我们浓度是怎样影响反应速度,从而通过调整浓度来控制反应速度,而且可以帮助我们推测反应机理,了解反应真实过程。 确定反应级数的方法通常有孤立法(微分法)、半簑期法、积分法,其中孤立法是动力学研究中的常用方法。本实验用孤立法确定丙酮碘化反应级数,从而确定丙酮碘化反应速率方程。 酸催化的丙酮碘化反应是一个复杂反应,初始阶段反应为: + H -+ 33232CH COCH +I CH COCH I +I +H H +是反应的催化剂,因丙酮碘化反应本身有H +生成,所以,这是一个自催化反应。设反应动力学方程为: 2+2I I H x y z dc kc c c dt - =A (1) 式中:c A ,+H c ,2I c 分别为碘化丙酮(A )、丙酮、碘、盐酸的浓度,mo l ·L -1 ;x , y ,z 分别代表丙酮、氢离子、碘的反应级数,k 为速率系数。将上式两边取对数得: 2 +2I A I H lg lg lg lg lg dc k x c y c z c dt ?? - =+++ ??? (2) 从上式可以看出,反应级数,,x y z 分别是2I lg dc dt ?? - ??? 对A lg c 、+H lg c 、2I lg c 的偏微 分,如果用图解法,我们可以这样处理:在三种物质中,固定两种物质的浓度,配 制出第三种物质浓度不同的一系列溶液,以2 I lg dc dt ?? - ??? 对该组分浓度的对数作图,所得斜率即为该物质在此反应中的反应级数。

【清华】复杂反应_------_丙酮碘化反应_598101725

复杂反应 ------ 丙酮碘化反应 实验目的 1. 采用分光光度法测定用酸作催化剂时丙酮碘化反应的速率系数、反应级数和活化能。 2. 通过本实验加深对复合反应特征的理解。 3. 熟练掌握分光光度计的原理和使用方法。 实验原理 只有少数化学反应是由一个基元反应组成的简单反应,大多数化学反应并不是简单反应,而是由若干个基元反应组成的复合反应。大多数复合反应的反应速率和反应物浓度间的关系,不能用质量作用定律表示。因此用实验测定反应速率与反应物或产物浓度间的关系,即测定反应对各组分的分级数,从而得到复合反应的速率方程,乃是研究反应动力学的重要内容。 对于复合反应,当知道反应速率方程的形式后,就可以对反应机理进行某些推测。如该反应究竟由哪些步骤完成,各个步骤的特征和相互联系如何等等。 实验测定表明,丙酮与碘在稀薄的中性水溶液中反应是很慢的。在强酸(如盐酸)条件下,该反应进行得相当快。但强酸的中性盐不增加该反应的反应速率。在弱酸(如醋酸)条件下,对加快反应速率的影响不如强酸(如盐酸)。 酸性溶液中,丙酮碘化反应是一个复合反应,其反应式为: + H +32332(CH )CO+I CH COCH I+H +2I ?? →-- (1) 该反应由H +催化,而反应本身又能生成H +,所以这是一个H +自催化反应,其速率方程为: ()()()()()()3αβδ+3-dc I -dc A dc E r ====kc A c I c H dt dt dt - - (2) 式中:r —反应速率; k —速率系数; ()c A 、()3c I -、()+ c H 、()c E —分别为丙酮、碘、氢离子、碘化丙酮的浓度, -3mol dm ; α、β、γ—分别为反应对丙酮、碘、氢离子的分级数。 反应速率、速率系数及反应级数均可由实验测定。 丙酮碘化对动力学的研究是一个特别合适而且有趣的反应。因为3I - 在可见光区有一个比较宽的吸收带,而在这个吸收带中,盐酸和丙酮没有明显的吸收,所以可以采用分光光度计测定光密度的变化(也就是3I - 浓度的变化)来跟踪反应过程。 虽然在反应(1)中没有其它试剂吸收可见光,但却存在下列一个次要却复杂的情况,即在溶液中存在3I - 、2I 和I - 的平衡:

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丙酮碘化反应思考题答案 【篇一:丙酮碘化反应】 3-29 t=286.15k p=85.02kpa 一、实验目的 1.根据实验原理由同学设计实验方案,包括仪器、药品、实验步骤 等2.测定反应常数k、反应级数n、活化能ea 3. 通过实验加深对复 杂反应的理解 二、实验原理 丙酮碘化反应是一个复杂反应,其反应式为: 实验测定表明,反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。反应式中包含产物,故本反应是自催化反应,其动力学方程式为: 2 2 式中 c 为各物质浓度(mol/l ),k 为反应速率常数或反应比速,指数 为反应级数n。丙酮碘化反应的反应机理可分为两步: 第一步为丙酮烯醇化反应,其速率常数较小,第二部是烯醇碘化反应,它是一个快速的且能进行到底的反应。用稳态近似法处理,可以推导证明,当k2ch+k3ci 时,反应机理与实验证明的反应级数相 符。 2 丙酮碘化反应对碘的反应级数 是零级,级碘的浓度对反应速率没有影响,原来的速率方程可写成 2 2 + + 似视为常数,积分上式 的: 2 ci 以对t 作图应为直线。与直线的斜率可求得反应速率常数k 及反应级数n。 2 在某一指定的温度下,进行两次实验,固定氢离子的浓度不变,改 变丙酮的浓度,使其为ca=mca ,根据 2

1 2 若测得两次反应的反应速率,即求得反应级数p。用同样的方法, 改变氢离子的浓度,固定丙酮的浓度不变,也可以得到对氢离子的 反应级数r。 若已经证明:p=r=1 ,q=0 ,反应速率方程可写为:-dci/dt=kcach+ 在大量外加酸存在下及反应进程不大的条件 2 下,反应过程的氢离子可视为不变,因此,反应表现为准一级反应 或假一级反应:-dci/dt=kca 式中k=k ch+ , 2 k 为与氢离子浓度有关的准反应比速。 设丙酮及碘的初始浓度为ca0 、ci0. 侧有:ca= ci0- (ci0- ci )由数 学推导最终可得: 2 2 2 2 ci= - ca0 kt+ ca0c+ ci0 2 2 若在不同的时刻t,测得一系列ci ,将其对t 作图,得一直线,斜率 为- ca0 k ,即可求得k 的值。在不同的氢离 2 子浓度下,k’值不同。 分光光度法,在550 nm 跟踪i2 随时间变化率来确定反应速率。 三、仪器及药品 721 分光光度计 1 套丙酮标准液(2.000mol*l-1) 秒表 1 块hcl 标准液(1.000mol*l-1) 碘瓶(50ml )6 个i2 标准液 (0.01mol*l-1) 刻度移液管(20ml )5 支 四、实验步骤 1.仪器准备:实验前先打开光度计预热。 2.标准曲线法测定摩尔吸光系数。(每组配一种浓度,共 5 个浓度,在一台仪器上测出吸光度,数据共享) 3. 丙酮碘化过程中吸光度的测定:迅速混合,每隔 1 分钟记录光度计读数,记录至少15 分钟。记住先加丙酮、碘,最后加盐酸!

丙酮碘化反应的速率方程实验报告(仅供参考)

实验五 丙酮碘化反应的速率方程 一. 实验目的 1. 掌握用孤立法确定反应级数的方法; 2. 测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数; 3. 通过本实验加深对复杂反应特征的理解。 二. 实验原理 孤立法,即设计一系列溶液,其中只有某一种物质的浓度不同,而其他物质的浓度均相同,借此可以求得反应对该物质的级数。同样亦可得到各种作用物的级数,从而确立速率方程。 丙酮碘化是一个复杂反应,其反应式为 CH 3 C O CH 3+I 2 CH 3 C CH 2I O +H ++I -H + 设丙酮碘化反应速率方程式为: z I y HCL x COCH CH I C C kC dt dC 2 332??=- (1) 式中k 为反应速率常数,指数x 、y 、z 分别为丙酮,酸和碘的反应级数。将该式取对数后可 得: 2332 lg lg lg lg lg I HCL OCH CH I C z C y C x k dt dC +++=??? ? ??- (2) 在上述三种物质中,固定其中两种物质的浓度,配置第三种物质浓度不同的一系列溶液,则反应速率只是该物质浓度的函数。以lg(-dC 碘/dt)对该组分浓度的对数作图,所得直线即为该物质在此反应中的反应级数。同理,可得其他两个物质的反应级数。 碘在可见光区有很宽的吸收带,可用分光光度计测定反应过程中碘浓度随时间变化 的关系。按照比尔定律可得: 20lg lg A I abC I I T =??? ? ??-=-= (3) 式中A 为吸光度,T 为透光率,I 和I 0分别为某一特定波长的光线通过待测溶液和空白溶液后的光强,a 为吸光系数,b 为样品池光径长度,以A 对时间t 作图,斜率为ab(-dC 碘/dt).测得a 和b ,可算出反应速率。 若C 丙酮≈C HCl ﹥﹥C 碘 ,发现A 对t 作图后得一直线。显然只有在(-dC 碘/dt)不随时间 改变时才成立,意味着反应速率与碘的浓度无关,从而得知该反应对碘的级数为零。 当控制碘为变量时,反应过程中可认为丙酮和盐酸的浓度不变,又因为z 为0,则由(2)积分可得: )(酸丙碘碘12y x 21t C C t kC C -=-

物理化学实验丙酮碘化

丙酮碘化反应速率常数测定 引言:首先我们已知溴与碘为同主族元素,故溴与碘在化学 性质上应该非常相似,故我们可模拟丙酮溴化实验来设计该实验。查找文献知丙酮溴化为二级反应,丙酮碘化为零级反应。因此设计本实验采用722型分光光度计测定丙酮碘化反应速率常数。 摘要:介绍一种简单的测 丙酮碘化反反应率常数的 化 学方法 ,误差小,线性关系好,测量结果可靠。 关键词:丙酮碘化反应 速率常数 时间 反应速率常数即化学反应进行的快慢。用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加量来表示,而反应物或生成物浓度的减少或增加如果用常规的化学方法测量会比较困难,且准确度不高.故可用一个可表征物质浓度变化且便于测量的物理量来代替化学测量的麻烦.我们选择的物理量是吸光度。在一定波长的光照射下,不同浓度的物质溶液对应有不同的吸光度,本实验中只有碘在可见光区有宽的吸收带,故可用吸光度反应碘溶液的浓度,朗伯比尔定律:A=BC 2 I (A为吸光度,B 为常数) 实验部分:

1 实验原理 丙酮碘化反应方程式为: H +是反应的催化剂,由于丙酮碘化反应本身生成H +,所以,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,一般认为分两步进行,即: C H 3 C O C H 3 H + C H 3 C O H C H 2 (1) C H 3 C O C H 2I H + C H 3 C O H C H 2 +I 2 +H +I - + (2) 反应(1)是丙酮的烯醇化反应,它是一个可逆并且进行得很慢的反应。 反应(2)是烯醇的碘化反应,它是一个快速且能进行到底的反应,因此丙酮碘化反应的总反应速率是由反应(1)所决定,反应的动力学方程式可表示为: E A H d C kC C d t + = 式中C E 为碘化丙酮的浓度,H C + 为氢离子浓度,C A 为丙酮的浓度,k 为丙酮碘化反应总的速率常数。 在实验中,C A (4M )和H C + (2M )比C 2 I (0.02M )大得多,则C A 、H C + 可 看做常数,则(3)式积分得 -C 2 I =KC A H C + t+Q(Q为常数) 在本实验中,只有碘溶液在可见光区有宽的吸收带,由分光光度法可确定反应中碘的浓度,由朗伯比尔定律:A=BC 2 I (A为吸光度,B 为常数) 通过测定A确定对应的浓度C,可由C对t作图得直线,由斜率能求出反应速率常数K。【1】 查找文献所有试验波长550nm 的光【2】【3】 2 仪器与材料 722S 可见分光光度计;50mL 容量瓶3个;50mL 碘量瓶3个;10mL 移液管3个;25mL 移液管1个;丙酮4mol/L ;盐酸2mol/L ;I 20.1mol/L ;秒表;

物理化学实验实验十四 复杂反应——丙酮碘化

实验十四 复杂反应—— 丙酮碘化 1 实验目的 (1) 了解丙酮碘化反应的机理及动力学方程式,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) 明确所测物理量(透光率)与该反应速率常数之间的关系 (3) 了解分光光度计的结构,掌握其使用方法。 2实验原理 第一步是丙酮的烯醇化反应,它是一个很慢的可逆反应,第二步是烯醇的碘化反应,它是一个快速且趋于进行到底的反应。因此,丙酮碘化反应的总速率是由丙酮的烯醇化反应的速率决定,丙酮的烯醇化反应的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: (2.14.1) 式中,C E 为碘化丙酮的浓度,C H+为氢离子的浓度;C A 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 (2.14.2) 因此,如果测得反应过程中各时刻碘的浓度,就可以求出dC E /dt 。由于碘在可见光区有一个比较宽的吸收带,所以可利用分光光度计来测定丙酮碘化反应过程中碘的浓度,从而求出反应的速率常数。若在反应过程中,丙酮的浓度远大于碘的浓度且催化剂酸的浓度也足够大时,则可把丙酮和酸的浓度看作不变,把(2.14.1)式代入(2.14.2)式积分得 (2.14.3)

按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)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 (2.14.4) 并且透光率与碘的浓度之间的关系可表示为 (2.14.5) 式中,T为透光率,d为比色槽的光径长度,ε是取以10为底的对数时的摩尔吸收系数。将(2.14.3)式代入(2.14.3)式得 (2.14.6) 由lg T对t作图可得一直线,直线的斜率为kεdC A C H+。式中εd可通过测定一已知浓度的碘溶液的透光率,由(2.14.5)式求得,当C A与C H+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(2.14.6)式求出反应的总速率常数k。 由两个或两个以上温度的速率常数,就可以根据阿累尼乌斯(Arrhenius)关系式估算反应的活化能。 (2.14.7)或 (2.14.8) 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: 式中α,β,γ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 (2.14.9) 同理可求出β,γ (2.14.10) 3 仪器、药品 分光光度计1套;容量瓶(50mL)3只;容量瓶(100mL)2只;比色皿1个;移液管(10mL)3只。 碘溶液(含4%KI)(0.03mol·dm-3);标准盐酸溶液(1mol·dm-3);丙酮溶液(2mol·dm-3)。

试验丙酮碘化反应速率常数的测定

实验 丙酮碘化反应速率常数的测定 一、实验目的 1.利用分光光度计测定酸催化时丙酮碘化反应的反应速率常数。 2.初步认识复杂反应机理,了解复杂反应的表观速率常数的求算方法。 3. 进一步掌握分光光度计的使用方法。 二、实验背景 醛酮分子中的,氢原子容易被卤素取代,在卤素的碱性溶液中丙酮容易发生多卤代反应,而且还可进一步发生卤仿反应。但在酸性溶液中,可控制反应条件使卤代反应只进行一步, 因此,可在酸性条件下测定上述反应在某温度下的速率常数。该反应为一复杂反应。其步骤为: O H 3C CH 3H C H 3C CH 2(1) (2)C H 3C CH 2+X 2C O H 3C CH 2X +HX 先生成丙烯醇,然后卤素与丙烯醇反应生成卤化丙酮。反应(1)进行的比较慢,而反应(2)则很迅速,因此丙酮卤化反应速度取决于反应的第一步。大量的实验证明,在酸的浓度不很高时,丙酮卤化反应对卤素是零级。当卤素的浓度比丙酮和酸的浓度小很多时,反应中卤素的消耗,对丙酮和酸的浓度基本没什么影响,即反应速率几乎与卤素的种类及其浓度无关,但却与溶液中丙酮和酸的浓度密切相关。由于Cl 2和Br 2的挥发性和毒性,所以一般选用I 2进行丙酮卤化反应动力学的测定。 三、实验原理 大多数化学反应是有若干个基元反应组成的。这类复杂反应的反应速率不遵循质量作用定律,它们的反应速率方程式需通过一系列实验获得可靠数据,进而建立,并以此为基础,推测其反应机理,提出反应模式。 酸催化的丙酮碘化反应是一个复杂反应,初始阶段反应为: H +是反应的催化剂,因丙酮碘化反应本身有H +生成,所以,这是一个自动催化反应。又因反应并不停留在生成一元碘化丙酮上,反应还继续下去。所以应选择适当的反应条件,测定初始阶段的反应速度。其速度方程可表示为: r H q I p A I E c c kc dt dc dt dc 22+=-= (19-2) 式中E c 、A c 、2I c 、+H c 分别为碘化丙酮、丙酮、碘、盐酸的浓度(单位:mol·L -1);k 为速 度常数;指数p 、q 、r 分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。 如反应物碘是少量的,而丙酮和酸对碘是过量的,则反应在碘完全消耗以前,丙酮和酸的浓度可认为基本保持不变。实验证实:在本实验条件(酸的浓度较低)下,丙酮碘化反应对碘是零级反应,即q 为零。实验测得,p=1,r=1,故实验测得丙酮碘化反应动力学方程为: +=-=H A I E c kc dt dc dt dc 2 (19-3) (19-1)

丙酮碘化反应速率常数的测定(精)

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: -+++?→?++ I H I COCH CH I COCH CH H 23233 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: 3332CH COCH H CH COH CH ++== ⑴ -+++?→?+=I H I COCH CH I CH COH CH 23223 ⑵ 反应⑴是丙酮的烯醇化反应,反应可逆且进行的很慢。反应⑵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⑴所决定,其反应的速率方程可表示为: +=- H A I c kc dt dc 2 ⑶ 式中+H A I c c c 、、2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⑶式积分得: B t c kc c H A I +=-+2 ⑷ 式中的B 是积分常数。由2I c 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: 2I c l a A = ⑸ 将⑷式代入⑸式得:'A H A k a l c c t B +=-- ⑹ 在⑹式中l a 可通过测定一已知碘浓度的溶液的吸光度A ,代入⑸式而求得。当A c 、+H c 浓度已知时,只要测出不同时刻反应物的吸光度A ,作A —t 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 1 21221lg 303.2k k T T T T R E -= 可求得化学反应的 活化能E 。 三、仪器与药品 1.2100型分光光度计(附比色皿) 1台

丙酮碘化反应速率常数的测定讲义

(2) dc I 2 p r I2 kc A p c(H )r dt 丙酮碘化反应速率常数的测定 、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。 、实验原理 酸溶液中丙酮碘化反应是一个复杂反应,反应方程为: O O - + H 3C C CH 2I + I - + H + 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。 实验测定表明, 反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。 反应式中包含产物, 其动力学方程式为: dcA dc(I2) kc A p c(I 2)q c(H )r (1) dt dt A 2 速率方程可写成: O H 3C C H + CH 3 + I 2 式中 为反应速率, c A 、 c(I 2)、 c(H )分别为丙酮、碘、盐酸的浓度( mol/L ), κ为反 应速率常数, p 、q 、r 分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。速率、速率常数和反应级数均 可由实验测定。 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: H 3C C CH 2 H 3C C CH 2 O H + k 1 H 3C C k 2 OH CH 2 i ) H 3C C CH 2 I 2 k 3 OH H 3C C CH 2I H 3C C CH 2I O (ii) 反应 (i) 是丙酮的烯醇化反应,反应可逆且进行的很慢。反应 (ii) 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 (i) 所决定。丙酮碘化反应 对碘的反应级数是零级, 故碘的浓度对反应速率没有影响, 即动力学方程中 q 为零,原来的

丙酮碘化反应的速率方程实验报告

丙酮碘化反应的速率方 程实验报告 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

实验五 丙酮碘化反应的速率方程 一. 实验目的 1. 掌握用孤立法确定反应级数的方法; 2. 测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数; 3. 通过本实验加深对复杂反应特征的理解。 二. 实验原理 孤立法,即设计一系列溶液,其中只有某一种物质的浓度不同,而其他物质的浓度均相同,借此可以求得反应对该物质的级数。同样亦可得到各种作用物的级数,从而确立速率方程。 丙酮碘化是一个复杂反应,其反应式为 设丙酮碘化反应速率方程式为: z I y HCL x COCH CH I C C kC dt dC 2 332??=- (1) 式中k 为反应速率常数,指数x 、y 、z 分别为丙酮,酸和碘的反应级数。将该式取对数后 可得: 2332 lg lg lg lg lg I HCL OCH CH I C z C y C x k dt dC +++=??? ? ??- (2) 在上述三种物质中,固定其中两种物质的浓度,配置第三种物质浓度不同的一系列溶液,则反应速率只是该物质浓度的函数。以lg(-dC 碘/dt)对该组分浓度的对数作图,所得直线即为该物质在此反应中的反应级数。同理,可得其他两个物质的反应级数。 碘在可见光区有很宽的吸收带,可用分光光度计测定反应过程中碘浓度随时间变化 的关系。按照比尔定律可得: 20lg lg A I abC I I T =??? ? ??-=-= (3) 式中A 为吸光度,T 为透光率,I 和I 0分别为某一特定波长的光线通过待测溶液和空白溶液后的光强,a 为吸光系数,b 为样品池光径长度,以A 对时间t 作图,斜率为ab(-dC 碘/dt).测得a 和b ,可算出反应速率。 若C 丙酮≈C HCl ﹥﹥C 碘 ,发现A 对t 作图后得一直线。显然只有在(-dC 碘/dt)不随时间改变时才成立,意味着反应速率与碘的浓度无关,从而得知该反应对碘的级数为零。 当控制碘为变量时,反应过程中可认为丙酮和盐酸的浓度不变,又因为z 为0,则由(2)积分可得: 将(3)代入后可得: 三. 仪器与试剂

丙酮碘化反应的速率方程实验报告+(2)

丙酮碘化反应的速率方程 班级:2010级化一 学号:20105051117 姓名:杨美玲 成绩: 一、实验目的 1、掌握用孤立法确定反应级数的方法; 2、测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数; 3、通过本实验加深对复杂反应特征的理解。 二、实验原理 大多数化学反应都是由若干个基本反应组成的。以实验方法测定反应速率和反应活度的计量关系,是研究反应动力学的一个重要内容。孤立法是动力学研究中常用的一种方法。设计一系列溶液,其中只有某一种物质的浓度不同,而其他物质的浓度均相同,借此可以求得反应对该物质的级数。同样亦可得到各种作用物的级数,从而确立速率方程。 丙酮碘化是一个复杂反应,其反应式为: CH 3 C O CH 3+I 2 CH 3 C CH 2I O +H ++I -H + 设丙酮碘化反应速率方程式为: -t c d d 碘=k 丙酮c 积分可得: 碘c = -k 丙酮c t (1) 式中k 为反应速率常数。 碘在可见光区有很宽的吸收带,可用分光光度计测定反应过程中碘浓度随时间变化的关系。按照比尔定律可得: A= -lg T = -lg( I I )=碘lC ε (2) 式中A 为吸光度,T 为透光率,I 和I 0分别为某一特定波长的光线通过待测溶液和空白溶液后的光强,ε为吸光系数,l 为样品池光径长度,以A 对时间t 作图,斜率为εl(-d 碘C /dt)。测得ε和l ,可算出反应速率。

当控制碘为变量时,反应过程中可认为丙酮和盐酸的浓度不变,将(2)代入后可得: A= -k l c t 丙酮 三、仪器和试剂 7230分光光度计容量瓶(50 mL) 移液管(5 mL,刻度)丙酮标准液 (2.00 mol·L-3) 标准液 (0.02 mol·L-3) 盐酸标准液 (2.00 mol·L-3) I 2 四、实验步骤 1.用蒸馏水作为参比溶液,在1cm比色皿样品池里装2/3的蒸馏水。打开分光光度计,将波长调至520 nm处,合上盖板,调节拉杆位置及100旋钮使透光率在100位置上。打开盖板,用透光率旋钮调到0.000。打开盖板观察是否显示1。 2.在50mL容量瓶中分别移入10 mL的2.00 mol·L-3盐酸和10mL的0.02 mol·L-3的碘溶液,稀释至30mL,加入10mL丙酮溶液,稀释至刻度。迅速混匀后,尽快倒入样品池中。读取吸光度读数A,以后每隔5 min读数一次。 五、数据处理 1、溶液的吸光度随时间t的变化:(测试波长为520 nm) (T=25℃) t/min 0 5 10 15 20 25 30 35 40 A 0.527 0.440 0.367 0.307 0.243 0.162 0.116 0.059 0.012 2、溶液的吸光度A随时间t的变化曲线:

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