实验十三丙酮碘化反应.ppt

Department of Chemistry,实验十三 丙酮碘化反应,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速率常数；,2.,学习用孤立法测定丙酮碘化反应的反应级数；,3.,通过实验加深对复杂反应特征的理解。,实验原理,酸催化的丙酮碘化反应是一个复杂反应，其反应式为：,该反应能不断产地生,H,+,，,它反过又起催化作用，故是一个自动催化反应。其速率方程可表示为：,反应速率：,式中：,c,E,、,c,A,、,c,I2,、,c,H,+,-,碘化丙酮、丙酮、碘及盐酸的浓度,(mol/L),；,K-,速率常数；,p,、,q,、,r-,丙酮、碘和氢离子的反应级数。,因为碘溶液在可见光区有一个比较宽的吸收带，而丙酮和盐酸在该吸收带中对光基本上没有吸收，所以可通过测定反应液各个时刻的消光值来获得各个时刻的 。,根据朗白,比耳,(Lambert-Beer),定律：,本实验通过测定,0.001mol/L,已知浓度的碘溶液透光率值,测两次，然后取其平均值 ，求,al,值；即：,（,3,）式代入（,2,）式中整理得：,作,关系图,通过其斜率,m,可求得反应速率。即,由（,4,）式可知：,（,6,）式与（,1,）式比较，则有,当丙酮初始浓度不同，而碘、氢离子初始浓度分别相同时，即：,为了确定反应级数,p,、,q,、,r,，,每个至少需进行两次实验，用脚注数字分别表示各次实验,。,则,有：,同理，当丙酮、碘的初始浓度分别相同，而酸的浓度不同时，即：,则,有：,同理，当丙酮、氢离子的初始浓度分别相同，而碘的浓度不同时，即：,则,有：,由两个温度的反应速度常数,k,1,与,k,2,从阿仑尼乌斯公式求出反应的活化能。,药品仪器,1.,722,分光光度计,；,2.,超级恒温槽,；,3.,接触温度计、玻璃温度计；,4.,移液管、吸耳球、容量瓶等,；,5.,0.01mol/L,碘溶液,2.0mol/L,丙酮,1mol/L,盐酸,；,6.,等等。,实验步骤,开启超级恒温槽,预热分光光度计,调节恒温温度,t,测定,1-4,号反应液的,T,值,配制碘、丙酮、盐酸及反应液,溴水及5号瓶,再,调节恒温温度,(t+5),碘溶液及,1-4,号,瓶,设定,波长,测定碘溶液的,T,值,设,定时间,测定碘溶液的,T,值,测定,1-4,号反应液的,T,值,依次打开“,电源,”开关，“,电动泵,”开关和“,加热,”开关。,调节接触温度计的胶木帽，使,恒温温度,t,为“,原始水温,+,5,”,，,保持恒温状态。,在以上温度的基础上，再增加,5,恒温。,（,以玻璃温度计上的温度为准,）,打开分光光度计的开关,仪器预热,30,分钟后即可测试。,用蒸馏水调零：,比色皿中装入蒸馏水，调零。,配制,0.001mol,L,-1,碘溶液。测两次,T,，求其平均值，求,al,值。,按下表,配制各种溶液，并预热,30min,：,瓶子,瓶子标示,0.01mol/L,碘溶液,1mol/L,盐酸,2.0mol/L,丙酮,蒸馏水,50ml,棕色容量瓶,1,10ml,5ml,无,20ml,50ml,棕色容量瓶,2,10ml,5ml,无,25ml,50ml,棕色容量瓶,3,10ml,10ml,无,15ml,50ml,棕色容量瓶,4,5ml,5ml,无,25ml,100ml,具塞三角瓶,丙酮,无,无,80ml,无,100ml,具塞三角瓶,蒸馏水,无,无,无,80ml,容量瓶编号,1,2,3,4,2.0mol/L,丙酮溶液,10ml,5ml,10ml,10ml,按下表,加入丙酮的量,恒温好后，取,10ml,丙酮加入到,1,号瓶中，当加到一半时开始计时，待丙酮全部加入后，加蒸馏水至容量瓶刻度，摇匀。,混合后的溶液倒入比色皿中，并进行测定。每隔,2min,测定透光率一次，直到取得,1012,个数据为止。,其他样品测定同上。,实验完成后，清洗复原,。,实验数据记录,实验日期：,；,超级恒温器的恒温温度：,；,超级恒温器的恒温温度：,+5,。,数据处理,1,.,计算,；,2.,作,关系图；,3.,确定直线斜率 值,；,4.,确定反应级数,p,、,q,、,r,的值；,5.,写出丙酮碘化反应速率方程；,6.,计算反应活化能；,7.,文献值。,计算,的平均值：,两个温度分别计算,0 t (min),lgTt,关系 图,lgT,1号瓶,3,号,瓶,2,号,瓶,4,号,瓶,斜率,其中,反应级数的确定：,计算反应速度常数,k,值（令,p=r=1,q=0,）,根据阿仑尼乌斯公式求出反应的活化能。,文献值：,.,p=1、q=0、r=1,.,活化能,E,a,=48kJ/mol,.,反应速率常数,t/,0,25,27,35,10,3,K/(L,mol,-1,min,-1,),0.69,1.72,2.16,5.28,实验结果与讨论,结果：,实测值为,E,a,=,计算实验偏差：,分析产生偏差的原因：,有何建议与想法？,注意事项：,1.,反应液混合后应迅速进行测定；,2.,计算时要用到初始浓度，因此实验中所用的浓度一定要配准；,3.,温度对实验结果影响很大，应把反应温度准确控制在实验温度的,0.1,范围之内。,思考题,1.,丙酮碘化反应中,，,H,+,为催化剂。能否把反应速率方程中的,C,H+,r,项并入速率常数项中，为什么？,2.,实验中若开始计时晚了，对实验结果有无影响？为什么？,3.,若盛蒸馏水的比色皿没有洗干净，对测定结果有什么影响？,4.,配制和选取各反应物的初始浓度，应考虑哪些情况,？,5.,影响本实验结果精确度的主要因素有哪些？,6.,若本实验中原始溴浓度不准确，对实验结果是否有影响？为什么？,重点难点,重点：,掌握,722,分光光度计的使用方法；阿仑尼乌斯方程应用；反应级数的确定方法。,难点：,722,分光光度计的工作原理。,