实验12复杂反应----丙酮溴化反应

1、一、实验目的一、实验目的二、实验原理二、实验原理三、药品仪器三、药品仪器四、实验步骤四、实验步骤五、实验记录五、实验记录六、数据处理六、数据处理八、注意事项八、注意事项九、思考题九、思考题七、结果分析与讨论七、结果分析与讨论 1.利用分光光度计测定酸催化时丙酮溴化反应的速率常数； 2.学习用孤立法测定丙酮溴化反应的反应级数； 3.通过实验加深对复杂反应特征的理解。 酸催化的丙酮溴化反应是一个复杂反应，其反应式为：BrHBrCOCHCHBrCOCHCHH33233 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：rHqBrpABrAEccKcdtdcdtdc

2、dtdcv22反应速率： 式中：cE、cA、cBr2、cH+-溴化丙酮、丙酮、溴及盐酸的浓度(mol/L)； K-速率常数； p、q、r-丙酮、溴和氢离子的反应级数。当丙酮初始浓度不同，而溴离子、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。12121222HHBrBrAAccccucc、则有：uvvppApAprHqBrpArHqBrpApuccuccKcccKcvvlg)(lg11111222121222同理，当丙酮、溴离子的初始浓度分别相同，而酸的浓度不同时，即：14141422HHBrBrAAccxcccc、131313

3、22HHBrBrAAwcccccc、则有：wvvrlg)(lg13同理，当丙酮、氢离子的初始浓度分别相同，而溴的浓度不同时，即：则有：xvvqlg)(lg14 如何获得 ？v 因为溴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 。2Brc根据朗白比耳(Lambert-Beer)定律：20lgBrlcIID。；c、，；l、IIBr为溴的浓度相同溶剂等条件相同时温度在波长为吸收系数为比色皿光径长度光强分别为入射光强和出射式中20: 本实验通过测定0.005mol/L和0.01mol/L两个已知浓度的溴水消光值,分别

4、求得 ,然后取其平均值。即：l2)/()/(2212122BrBrcDcDlllldtdDdtdcvBr12ltvD因为：所以：作tD 关系图即反应速率lkv(k为直线斜率)按以下条件测定消光值0.050.05mol/Lmol/L溴水溴水2mol/L2mol/L盐酸盐酸2.52.5mol/Lmol/L丙酮丙酮蒸馏水蒸馏水反应温度反应温度110ml5ml10ml25ml t25ml5ml10ml30mlt310ml5ml5ml30mlt410ml10ml10ml20mlt510ml5ml10ml25ml(t+5)A0.0050.005mol/Lmol/L溴水溴水分别在分别在tt、(t+5)B0.

5、010.01mol/Lmol/L溴水溴水分别在分别在t、(t+5) 首先根据在t和(t+5)时测得的0.005mol/L和0.01mol/L溴水的消光值求得 和 ，然后作1-5号反应液的 直线图，分别求出直线斜率k1、k2、k3、k4、k5。tl )(5)(tltDtiilkv)(其中i为1、2、3、4即可求出p、q、r的值，并根据反应速率方程求出反应速率常数K。555)(tlkv 当1号和5号反应液的浓度相同时，即有：1515KKvv211215)(lnTRTTTEKKa 从阿仑尼乌斯公式求出反应的活化能。其中：15lnvv1. 723分光光度计；2. 超级恒温器；3. 接触温度计、玻璃温度

6、计；4. 移液管、吸耳球、容量瓶等；5. 0.005mol/L溴水2.5mol/L丙酮2mol/L盐酸；6. 等等。开启超级开启超级恒温器恒温器预热分光预热分光光度计光度计调节恒温调节恒温温度温度t 测定测定1-4号反号反应液的消光值应液的消光值配制溴水、丙酮、配制溴水、丙酮、盐酸及反应液盐酸及反应液溴水及5号瓶再调节恒温再调节恒温温度温度(t+5) 溴水及1-4号瓶设定波长设定波长测定溴水测定溴水的消光值的消光值设定时间设定时间测定溴水测定溴水的消光值的消光值测定测定5号反应号反应液的消光值液的消光值 依次打开“电源”开关，“电动泵”开关和“加热”开关。l调节接触温度计的胶木帽，使恒温温度t

7、为“原始水温原始水温+ +5 5”，保持恒温状态。l在以上温度的基础上，再增加5 5作为5号反应液的恒温温度。（以玻璃温度计上的温度为准） 打开分光光度计的开关，仪器进入自测程序。波长从320-820nm全波长校正仪器，后自动返回到500nm。并打出开工信号：“723SPECTROPHOTOMETER” 仪器预热30分钟后即可测试。 设定723分光光度计的波长为460nm。其步骤： 按/GOTO460ENTER按下表配制各种溶液，并预热30min：瓶子瓶子瓶子标示瓶子标示0.05mol/L溴水溴水2mol/L盐酸盐酸2.5mol/L丙酮丙酮蒸馏水蒸馏水50ml棕色容量瓶棕色容量瓶A5ml无无无

8、无加至刻度加至刻度50ml棕色容量瓶棕色容量瓶B10ml无无无无加至刻度加至刻度50ml棕色容量瓶棕色容量瓶110ml5ml无无20ml50ml棕色容量瓶棕色容量瓶25ml5ml无无25ml50ml棕色容量瓶棕色容量瓶310ml5ml无无25ml50ml棕色容量瓶棕色容量瓶410ml10ml无无15ml50ml棕色容量瓶棕色容量瓶510ml5ml无无20ml100ml具塞三角瓶具塞三角瓶丙酮丙酮无无无无80ml无无100ml具塞三角瓶具塞三角瓶蒸馏水蒸馏水无无无无无无80ml用蒸馏水调零： 比色皿中装入蒸馏水，放置于，待数显稳定后，按 键，自动调零。ASB.O100%T测定、消光值： 比色皿中

9、装入或瓶的溴水，放置于，待数显稳定后，按 键，即打印其消光值。如不在 方式时，按进入 方式即可。START/STOPDATADATAMODE2ENTER 在723分光光度计上设置定时打印，间隔时间为1min，操作如下：MODE3ENTER1容量瓶编号123452.5mol/L丙酮溶液10ml10ml5ml10ml10ml按下表加入丙酮的量 恒温好后，取10ml丙酮加入到1号瓶中，当加到一半时按 键，开始计时打印，待丙酮全部加入后，加蒸馏水至容量瓶刻度，摇匀。ENTER 混合后的溶液倒入比色皿中，并放入槽中进行测定。仪器以1min间隔定时打印消光值，待测得10个数据后，按 键终止定时打印。MOD

10、E其他样品测定同上。实验完成后，清洗复原。 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。 撕下723分光光度计上所打印的数据，并标好所测溶液的编号。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.写出丙酮溴化反应速率方程；6.计算反应活化能；7.文献值。ikltDl 根据 ，求出两次恒温温度t和(t+5)的 和 。2BrlcDtl)(5)(tl2)()(5ttlll0 t (min)Dt关系关系 图图 D1号瓶3号瓶2号瓶4号瓶5号瓶 iittDDk1212斜率54321、i 其中 反应级数的确定：2lglg21kkq 2l

11、glg31kkp 2lglg14kkr 丙酮溴化反应速率方程：rHqBrpAccKcv2tlkv)(111 用 、各初始浓度、q、p、r的值代入上式，即得反应速率常数K。 根据阿仑尼乌斯公式求出反应的活化能。211215)(lnTRTTTEKKa15lnvv555)(1tlkv1515KKvv其中：.p=1、q=0、r=1.活化能Ea=86.2kJ/mol.反应速率常数t/ 0252735103K/(Lmol-1min-1)0.691.722.165.28结果：实测值为Ea=计算实验偏差：分析产生偏差的原因：有何建议与想法？ 1.溴水不稳定，加热时溴蒸气即从溶液中逸出，在日光作用下能形成氢溴酸，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消光值，故反应液混合后应迅速进行测定； 3.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； 4. 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； 1.丙酮溴化反应中，H+为催化剂。能否把反应速率方程中的CH+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