实验15丙酮碘化反应速率常数及活化能的测定

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1、实验15丙酮碘化反应速率常数及活化能的测定物理化学研究室何广平实验目的1.了解并掌握用孤立法确定反应级数的方法；2.采用分光光度法测定丙酮碘化反应的级数、速率系数和活化能，求出活化能3．加深对复合反应特征的理解。请思考：（1）什么是化学反应速率常数？不同级数化学反应速率常数量刚是否相同？（2）研究化学反应速率常数的意义是什么？如何查找不同反应的速率常数？（3）通常确定化学反应速率常数的方法有那些？他们分别适合于什么反应体系？（4）活化能的定义是什么？基元反应和非基元反应的活化能意义相同吗

2、？只有少数化学反应是由一个基元反应组成的简单反应，大多数的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杂反应。这类复杂反应的反应速率和反应物活度之间的关系通常不能用质量作用定律表示,因此用实验方法测定反应速率与反应物或产物浓度的关系，即测定反应对各组分的分级数，从而得到复杂反应的速率方程，乃是研究反应动力学的重要内容。孤立法是研究此类反应动力学常数的常用方法。什么是孤立法？设计一系列溶液,其中只有某一物质的浓度不变,而其它物质的浓度均相同,借此可以求得反应对该物质的级数.用同样的方法亦可得到其

3、它各种作用物的级数,从而确定速率方程。本实验通过丙酮碘化反应说明如何应用孤立法确定反应级数的方法。丙酮碘化反应的动力学过程丙酮碘化反应为复杂反应，其反应方程式为：反应中H+作为催化剂，同时反应自身也会生成H+，因此该反应是一个自催化反应。实验证明该反应为复杂反应.反应分两步进行：(1)CH3COCH3+H﹢→CH3COCH=CH2此反应是丙酮的烯醇化反应，反应可逆并进行的很慢，是反应的速控步。(2)CH3COH=CH2+I2→CH3COCH2I+H﹢+I﹣此反应是烯醇的碘化反应，反应为快速反应并能进行

4、到底。实验表明：反应的速率与卤素的种类及其浓度无关，却与溶液中丙酮和氢离子浓度密切相关。总反应的速率方程为：（1）式中：r为反应速率；k为速率系数；c(A)、c(I3-)、c(H+)、c(E)分别为丙酮、碘、氢离子、碘化丙酮的浓度（mol.dm-3）；α、β、δ分别为反应对丙酮、碘、氢离子的分级数。将（1）式取对数得：（-dC（I-3）/dt）=lgk+αlgC（A）+βlgC（I-3）+δlgC（H+）（2）在上述三种物质中，首先固定其中两种物质浓度，配制第三种物质的一系列浓度不同的溶液，此时反应速

5、率只是该物质浓度的函数。若以lg（-dC（I-3）/dt）对该组分浓度的对数作图，所得直线的斜率即为该物质在此反应中的反应级数。同理，可以得到其它两个物质的反应级数丙酮碘化反应速率常数与活化能的测定方法速率常数的测定因为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。根据朗伯—比尔定律:A=-lgT=εLCI2（3）上式中的ε、L分别为吸光系数和样品池光径长度，εL可通过测定已知浓度的碘溶液的吸光度A带入(3）

6、式中求得。当CA、CH﹢已知时，只要测出不同时刻反应物的吸光度A，做A-t图，由直线的斜率可求出丙酮碘化反应速率常数K值。活化能的测定：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估算反应的活化能Ea值。ln(k2/k1)=Ea/R(1/T1-1/T2)仪器与试剂实验仪器：721型分光光度计超级恒温槽带有恒温夹层的比色皿比色管容量瓶移液管烧杯碘量瓶1套移液管停表实验试剂：碘溶液(含4%KI)(0.050mol·dm-3、0.0050mol·dm-3);标准盐酸溶液(2mol·dm-3);丙酮溶液

7、(2mol·dm-3)。请思考：实验中为什么要使用恒温槽？组装恒温槽需要那些仪器配件？物化实验中那些需使用恒温槽？实验步骤(1)开启恒温水浴，控制温度为35℃。(2)测εL值：调光度计波长为520mn,在恒温比色皿中分别注入0.005mol/L碘溶液和蒸馏水，用蒸馏水调吸光度零点，测吸光度（平行测量三次）。(3)反应液的配制：分别移取5mL碘溶液（0.05mol/L）和5mL酸溶液（2.000mol/L）于25ml比色管中，加入约10ml水，再取10ml丙酮溶液（2.000mol/L）于50ml比色管

8、中，加大约10ml水，在第三支比色管中注入25ml蒸馏水，三支比色管同时放入恒温水浴中恒温10分钟。（4）测量反应液吸光度快速将恒温的碘、酸混合液倾入丙酮溶液中，迅速摇动，用恒温水洗涤盛碘酸之比色管，使反应液的总体积为50ml。将反应液迅速注入2cm比色皿中，每次用蒸馏水调吸光度零点后，测其吸光度值。35℃时，每半分钟测一次，；30℃时，每1分钟测一次（两次直到吸光度小于0.05为止）；数据处理εL的测量数据：（0.005mol/L碘溶液、35℃）根据ε