丙酮碘化实验报告

实验二十二丙酮碘化【实验目的】测定用酸作催化剂时丙酮碘化反应的速率常数及活化能。2.初步认识复杂反应机理，了解复杂反应的表观速率常数的求算方法。【实验原理】HqC C CHoH+ H3C—C—ch2iII +12+14•H+011O一般认为按照两步进行：TOC\o"1-5"\h\zHjC CH2 kiH^C C^=CH? H3C C^=CH2, k3H3C C CH2I+IT+H2O I2+HjO* J +【20 2 OH OH 0第一步为丙酮烯醇化反应，其速率常数较小，可逆反应(速控步骤)第二步是烯醇碘化反应，它是一个快速的且能进行到底的反应。由此，丙酮的烯醇化反应的速率取决于丙酮及氢离子的浓度，如杲以碘化丙酮浓度的増加来表示丙酮碘化反应的速率，则此反应的动力学方程式可表示为：式中，Ce为碘化丙酮的浓度;5为氢离子的浓度;G为丙酮的浓度;k表示丙酮碘化反应总的皿二%速率常数。由第二步反应可知衣必，则本实验利用分光光度计时刻监测丙酮碘化反应过程中碘的浓度，从而求出反应的速率常数。若在反应过程中，丙酮的浓度远人于碘的浓度且催化剂酸的浓度也足够人时，则可把丙酮和酸的浓度看作不变，则可得：T=—按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律：透光率可表示为： 人透光率与碘的浓度之间的关系可表示为：^T=~^C^综上两式可得：念丁二加6°炉£+歹由IgT对t作图可得一直线，直线的斜率为k£ICaC^o式中£1可通过测定一已知浓度的碘溶液的透光率，由(7)式求得，当G与Ca浓度已知时，只要测出不同时刻丙酮、酸、碘的混合液对指定波长的透光率，就可以利用上式求出反应的总速率常数ko由两个或两个以上温度的速率常数，就可以根据阿累尼乌斯(Arrhenius)关系式估算反二竺Lin鱼应的活化能。【仪器试剂】分光光度计1套;容量瓶(50mL)3只；超级恒温槽1套;带有恒温夹层的比色皿1个;移液管(lOmL)3只.碘溶液(Q二0.01979mol•dm-3);标准盐酸溶液(1.869mol•dm-3);丙酮溶液(1.999Imo1•dm-3)。【实验步骤】1、 打开恒温槽设定温度为30±0.l°Co2、 按照下表配置溶液(4只50mL容量瓶)容量瓶编号123 4添加试剂50mL蒸馆水溶液5mL厶溶液蒸镉水定容至50mL10mL7；溶液 少量水—5mLHC1溶液5mL丙酮3、 将上述配置好的溶液放至恒温槽中恒温备用。4、 打开分光光度仪自检预热，自检完毕即可使用。5、 定波长：仪器控制面板上按菜单键，选择1、光度计模式，在仪器面板上按波长设定，仪器自动调整透光率100%。6、 定蒸馅水透光率为100%,放好装上恒温30°C蒸饰水比色皿，在仪器面板上按调零/满刻度键，仪器自动调整出透光率100%。7、 测30°C时碘溶液透光率；8、 测30°C时反应液的透光率变化，每2min记一次数据，直至反应结束。9、 恒温槽升温至35°C,在此温度下测碘的透光率；再测35°C时反应液的透光率变化，每lmin记一次数据。10、 实验完毕，清洗容量瓶、比色皿，关闭仪器。【注意事项】1、 温度影响反应速率常数，实验时体系始终要恒温。2、 实验所需溶液均要准确配制。3、 混合反应溶液时要在恒温槽中进行，操作必须迅速准确。4、 比色皿位置不得变化。5、 手执比色皿粗糙面。6、 添加溶液至比色皿后，注意用擦镜纸将滑面擦干净。

t/min【数据处理】所测实验数据列表t/min30.0°C实验数据表35-0°C实验数据表时间/min透光率T(%)IgT0透光率T(%)IgT049.503054151.6-0.2874250.9-0.2933252.5-0.2798452.5-0.2798353.5-0.2716654.4-0.2644454.8-0.2612856.5-0.2480556.2-0.2503105&7-0.2314657.9-0.23731261.0-0.2147760.0-0.22181463.4-0.1979861.9-0.20831665.8-0.1818963.9-0.1945186&5-0.16431065.8-0.18182071.2-0.14751168.2-0.16622274.0-0.13081270.5-0.15182477.0-0.11351372.9-0.13732680.1-0.09641475.3-0.12322883.2-0.07991577.8-0.10903086.2-0.06451680.4-0.09473289.9-0.04621783.1-0.08043493.4-0.02971886.0-0.06553697.0-0.0132198&7-0.05213899.7-0.00132091.7-0.037630.0C时碘液透光率 44.2%35.09时碘液透光率 45.3%2195-0.0223098.1-0.0083

30.0£时碘液透光率 44.2%35.0*0时碘液透光率 45.3%拟合直线斜率K1拟合直线斜率K20.008240.013732、反应速率常数计算:CA=1.9994加/•Z711、刃的计算：30.or时碘液透光率44.2%35.0C时碘液透光率45.3%LogTCL1、刃的计算：30.or时碘液透光率44.2%35.0C时碘液透光率45.3%LogTCL=0.01979mol•dm"3■则30.OX?: Log0.442=-0.3545835.09：LogO.453二0.3439^7=035458/0.01979二17.91781=0.3439/0.01979=17.3776Cu.=1.869mol•dm'3H匕=Kj£x 刃）=0.000123同理乩=0.00021219013、活化能计算:T、=30.0r=303K综上带入数据得719013、活化能计算:T、=30.0r=303K综上带入数据得7；=35.0r=308K R=8.314J/(K*mol)■8.314x303x308(308-303)-xZ.°-0002120.000123=84088.85J【思考题】1、 实验中，是将丙酮溶液加到盐酸和碘的混合液中，但没有立即计时，而是当混合物桶释至50mL,摇匀倒入恒温比色皿测透光率时才开始计时，这样做是否影响实验结杲？为什么？理论上有影响，但实际上几乎没有影响，理论系统误差小于T•分之一。而且反应刚开始会有很多不确定因素一反应液是否完全混匀、生成中间体浓度需要多长时间达到稳态近似法处理的条件d[M]/dt=0等。且因为实验是依据c(I3-)-t取得反应速率k的。而在实验条件下，c(I3-)-t为一条直线，故计时稍晚，实验得到的数据是正确实验条件下的部分，但其仍为直线，直线的斜率仍旧是反应的速率k。但是如果计时过晚，使得12反应殆尽，则d(12)会很小，作图时容易出现大的误差。影响本实验结杲的主要因素是什么？温度对化学反应速度的影响很人，因此本实验要求在恒温条件下进行。。恒温循坏水可借助超级恒温槽的循环泵泵入，亦可在普通恒温槽中加装循环泵以达到同样的目的。硒光电池长期曝光会发生疲劳现彖，实验时除非测量需要，一般均应关闭光路。本实验中从碘加入到丙酮、盐酸混合液中开始直到读取第一个吸光度为止所需的时间在原则上不加限制，但是对于高浓度([A]和[H+]较大)及较高温度时，由于反应速率较快，溶液一经混合即迅速反应，如果第一个数据拖延很久才能获得，则可测数据则可能会很少，严重时，甚至连第一个数据尚未获得，溶液中的碘可能已经耗尽了，从而造成实验失败。一般要求在2min左右测得第一个数据。【实验反思及问题】1、 第二组实验时，第一次测量碘液时透光率为43.2%,如此计算所得活化能为75055.09J，在基本结束实验时重新测量透光率为45.2%,如此计算得活化能为84088.85J而后在准备取出药品整理仪器时发现水空白液、12液中均出现大量气泡，实验过后思考得此现彖