[修订]物化实验报告_丙酮碘化实验

《[修订]物化实验报告_丙酮碘化实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验10丙酮碘化实验丛乐2005011007生51实验日期：2007年12月22日星期六提交报告日期：2007年12月30日星期六助教老师：曾光洪1引言1・1实验目的1.采用分光光度法测定用酸作催化剂时内酮碘化反应的速率系数、反应级数和活化能。2.通过木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。1.2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，而是山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，不能用质虽作用定律表示。因此用实验测定反

2、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，内-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（如酣酸）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，具反应式为：（CH3）2CO+I；h>C

3、H3COCH2I+H~+2r（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+口催化反应，其速率方程为:-dc（A）_・dc（【3）_dc（E）dtdtdt=kca（A）cp（I；）c6（H+）（2）式中：r一反应速率；k—速率系数；c（A）、c（l「）、c（H+）、c（E）—分别为丙酮、碘、氢离子、儆化丙酮的浓度,moldm3；a、0、丫一分别为反应对丙酮、碘、氢离子的分级数。反应速率、速率系数及反M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I；在可见光区有一个比较宽的吸收带，而在这

4、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I；浓度的变化）來跟踪反应过程。虽然在反应（1）中没冇英它试剂吸收可见光，但却存在下列一个次要却复杂的情况,即在溶液中存在1了、【2和厂的平衡：i2+ri;（3）平衡常数K°=700。其中J在这个吸收带中也吸收可见光。因此匚溶液吸收光的数量不仅取决于I「的浓度，而且也与J的浓度有关。根据朗们■比尔定律：D=eLc（4）式中：D—光密度（消光度）；£—吸收系数；L—比色皿的光径长度；C—溶液的浓度。含冇I；和【2溶液的总光密度D可以表示为I；和【2两部

5、分光密度的和，即：D=D（ir）+D（i2）=8（ir）Lc（ir）+E（i2）Lc（i2）⑸吸收系数£（1「）和8（12）是吸收光波长的函数。在特殊情况下，即波长X=565nm时,8（I；）=8（I2）,上式变为D=D（I；）+D（I2）=£（I；）l[c（!；）+c（I2）J⑹也就是说，在565nm这一特定的波长条件下，溶液的光密度D与I；和12浓度之和成正比。因为£在一定的溶质、溶剂和固定的波长条件下是常数。使用固定的一个比色皿，L也是一定的，所以（6）式中，常数8（1；）L就可以由测定已知浓度碘溶液的光密度D而求出。在本实验

6、条件下，实验将证明内酮碘化反应对碘是零级反应，即卩=0。由于反应并不停留在一元碘化丙酮上，还会继续进行下去，因此反应中所用的丙酮和酸的浓度应大大过量。而所川的碘量很少。这样，当少量的碘完全消耗后，反应物丙酮和酸的浓度可以认为基木保持不变。实验还进一步表明，只要酸度不很高，丙桐卤化反应的速率与卤索的浓度和种类（氯、滉、碘）无关（在百分Z几误差范围内），因而直到全部碘消耗完以前，反应速率是常数,即厂=弓吕」=笛3="（人）誉（1「）芒（十）=1＜疋（人疋（11卜）=常数（7）从（7）式可以看出，将c（q）对时间t作图应为一条直线，其斜率

7、就是反应速率1、为了测定反应级数，例如指数01，至少需进行两次实验。在两次实验中内酮的初始浓度不同，H*和匚的初始浓度相同。若用“I”、“II”分别表示这两次实验，令:2、c（A,I）=uc（A,II）,c（H+,I）=c（H+,11）,c（l「,l）=c（l「,ll）111（7）式可得:rj_kca（AJ）c6（HI）^"kca（A,II）c6（H+,II）=ua（8）取对数:（9）lgi=algu（10）同理可求出指数6,若再做一次实验m,使:3、c（A,I）=c（A,III）,c（H+,I）=wc（H+,III）,c（「,I

8、）=c（「III）即可得到:（11）同样4、c（A,I）=c（A,IV）,c（H+,I）=c（HIV）,c（l,,l）=xc（「,IV）即可得到:5、根据（2）式，山指数、反应速率和各浓度数据可以算出速率系数k。由两个或两个以上温度