丙酮碘化反应速率常数的测定(最新讲义) .doc

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1、丙酮碘化反应速率常数的测定一、目的及要求1、掌握孤立法确定反应级数的原理和方法。2、测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率方程和速率常数。3、通过本实验加深对复杂反应特征的理解。4、进一步掌握分光光度计的原理和使用方法。二、实验原理1、反应速率的测定CH3COCH3＋nH+＋I2=CH3COCH2I＋(n+1)H++I-(a)在实验条件下，丙酮碘化反应将按(a)的方式进行，其速率方程为：v=－[d/dt]=k·(b)在酸的浓度较低的条件下，实验证明q=0，即反应(a)的速率与无关。因为实验中c(丙酮)»，»，可认为c(丙酮)和为

2、定值，故v=－[d/dt]=k·=常数(c)积分(c)式可得=－k·(d)在反应(a)的混合溶液中，只有碘在可见光范围内产生光吸收，按朗伯-比尔定律：=lg(1/T)=－lgT(e)解出：=A/(a·l)=－lgT/(a·l)(f)根据式(f)，测定了已知浓度的标准碘溶液的吸光度A即可求得(a·l)。将(f)代入(d)式整理后得：lgT=k·(a·l)·－B·a·l(g)可见以lgT对t作图为直线，斜率：m=k·(a·l)·(h)比较(c)、(h)式得：v=k·=m/(a·l)(i)2、反应分级数p、q、r的确定(孤立法)(

3、1)p的确定由1、2号试液由上述关系求得v1、v2后：v1/v2=[k·]/[k·]=2p（其中c(丙酮,1)=2c(丙酮,2)；c(H+,1)=c(H+,2)；c(I2,1)=c(I2,2)）上式两边取对数可得：p=[lg(v1/v2)]/lg2(2)r的确定由1、3号试液同理可得：r=[lg(v3/v1)]/lg2(3)q的确定由1、4号试液同理可得：q=[lg(v1/v4)]/lg2，直接求得的p、q、r取整为最接近的整数。3、速率常数的求算由上述方法确定丙酮一碘代反应速率方程v=k·后，分别代入1—4号试液的v、c(

4、丙酮)、等数据，即可求出速率常数k，取平均值。三、实验仪器和试剂1、主要仪器：分光光度计、秒表、5mL和10mL移液管各三支、50mL容量瓶5个。2、主要试剂：0.01mol/L标准碘溶液，1.0mol/LHCl溶液，2mol/L丙酮溶液。四、实验步骤1、由于分光度计无恒温水夹套，本实验在室温下进行，注意记录开始测定和测定最后一个样品时的室温，取二者平均值为实验温度。2、预热分光光度计20分钟以上，反复调节分光光度计零点和透光100，直至达到要求。3、将标准碘溶液（0.mol/L）稀释10倍，以蒸馏水作参比，选择500nm为

5、测定波长，测定（a·l）值。必须重复测定三次，每次均需要换标准碘溶液，取三次测定的平均值。4、配制1号样品溶液，测定其不同时间的吸光度。其具体方法是：用不同的移液管分别移取0.01mol·L-1标准碘溶液10mL、1mol·L-1标准HCl溶液5mL于1号瓶中，再移取2mol·L-1标准丙酮溶液10mL迅速加入1号瓶，当丙酮溶液加到一半时开始计时，然后用蒸馏水将此混合液定容至刻度，摇匀。用此混合液将比色皿清洗干净，将此溶液装入比色皿（计时后的整个操作过程应迅速进行），以蒸馏水作参比，测定不同时间的吸光度。自第一次读数并记下时

6、间和数据后，每隔2分钟测一次，直到取得10～12个数据为止。5、按照4同样方法，分别测定2～4号样品溶液不同时间的吸光度。若测定中吸光度变化较大，则可改为每隔1分钟或更短的时间测一次，记下相应的时间和数据。6、实验完毕后，洗净实验过程中使用的仪器。五、数据记录和处理编号标准碘溶液/mL标准HCl/mL标准丙酮溶液/mL蒸馏水/mLc(丙酮)/mol.L-1c(HCl)/mol.L-1/mol.L-111051025210553031010102045510301、溶液配置表：2、求alc(I2)/mol.L-1吸光度A平均值

7、a·l3、混合溶液时间-吸光度实验开始温度：℃实验结束温度：℃编号项目数据1时间/min吸光度AlgT2时间/min吸光度AlgT3时间/min吸光度AlgT4时间/min吸光度AlgT4、根据实验数据结合实验原理通过以lgT对t作图（或一元线性回归法）求出斜率m，由此得到反应级数和反应速率常数k值——⑴由(i)式计算反应速率v；⑵确定反应级数p、r、q；⑶计算速率常数k：将上述p、r、q值代入v=k·，并将四组溶液的v值和相应反应物浓度代入，可算出四组速率常数k，取平均值。六、注意事项1．由于分光光度计使用过程中会发热，比

8、色皿座舱温度会明显升高，为保证实验温度确为室温，测定溶液吸光度时，每次测定后，要立即将分光光度计的盖板打开。2．测定反应混合液不同时间的吸光度时，时间和吸光度读数必须同步。为此，可在操作时打5秒的提前量。七、思考题1．本实验中，将丙酮溶液加入含有碘和盐酸的容量瓶时不立即计时，而在注入比色皿