丙酮碘化反应

丙酮碘化反应一、实验目的1．利用分光光度计测定酸催化时丙酮碘化反应的反应级数、速率常数及活化能。2．进一步掌握分光光度计的使用方法。3．学习用Excel处理实验数据。二、实验原理酸催化的丙酮碘化反应是一个复杂反应，反应的初始阶段反应为：其速度方程可表示为：式中cE、cA、、cH+分别为碘化丙酮、丙酮、碘、盐酸的浓度（单位：mol.L-1）；k为速率常数p、q、r分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。由于反应速度与碘的浓度的大小无关（除非在很高的酸度下）因而反应直到碘全部消耗之前，反应速度将是常数。即：对上式积分后可得：由于可由cI2的变化求得cE的变化，并可由cI2对时间t作图，求得反应速度。cE=cI2,0-cI2因碘溶液在可见光区500nm处对光有较强的吸收，而在此波长处盐酸、丙酮、碘化丙酮和碘化钾溶液几乎没有吸收，所以可采用分光光度法直接跟踪碘浓度的变化，从而测量反应的进程。按朗伯一比耳定律在某一定波长下，吸光度A与碘浓度有：进一步整理，代入CI2与t关系，后得：因此反应过程中吸光度与t作图得到一条直线，斜率为-k(al)cpAcrH+。为了确定反应级数p，至少需进行两次实验，用脚注数字分别表示各次实验。当丙酮初始依度不同，而氢离子、碘的初始浓度分别相同时，即cA2=ucA,1，cH+,2=cH+,1，cI2,1=cI2,2。则有同理，当丙酮、碘的初始浓度分别相同而酸的浓度不同时，即cI2,3=cI2,1，cH+,3=cH+,1，cA,3=cA,1则有：又，cA,4=cA,1，cH+,4=cH+,1cI2,4=cI2,1则有：从而作四次实验，可求得反应级数p、r、q。由两个温度的反应速度常数k1与k2，据阿累尼乌斯关系式：三、仪器与试剂1.722型分光光度计(包括恒温夹套)1台丙酮标准液(2.mol·dm-3)超级恒温槽1套HCl标准液(1.0mol·dm-3)I2标准液(0.02mol·dm-3)容量瓶50ml4个移液管(5ml、10ml)各3支四、主要实验步骤1．将分光光度对波长调到500nrn处，将装有蒸馏水的比色皿（光径长为10mm或20mm）放到恒温夹套内。将样品室盖打开，调节零位调节器，准确调到透光率为零。然后盖上样品室盖，调节光量调节器使透光率为“100”。反复调整“0”点和“100“点。2.求al值：在50mL容量瓶中配制0.001mol.L-1碘溶液。用少量的碘溶液洗比色皿二次，再注入0.001mol.L-1碘溶液，测其透光率T，更换碘溶液再重复测定二次取其平均值，求al值。3.丙酮碘化反应的速度常数的测定：A：用移液管分别吸取0.01mol.L-1标准碘溶液10mL、10mL、10mL、5mL。注入已编号（1-4号）的4只干净的50mL容量瓶中，分别向1-4号容量瓶内加入1mol.L-1的标准HCI溶液5mL、5mL、10mL、5mL，再分别注入适量的蒸馏水盖上瓶盖。B：再取50mL干净的容量瓶，取少量2mol.L-1标准丙酮溶液清洗二次，然后注入约50ml标准丙酮溶液；再取50mL干净的容量瓶装满蒸馏水。C：用移液管取丙酮溶液10mL迅速加人1号容量瓶，当丙酮溶液加到一半时计时（记录间隔为30秒）。用蒸馏水将此混合液稀释至刻度，迅速摇匀，用此混合溶液将干净的比色皿清洗多次然后把此溶液注入比色皿。D：然后用移液管分别取5ml、10mL、10mL的标准丙酮溶液（已恒温的），分别注入2号、3号、4号容量瓶，用上述方法分别测定不同浓度的溶液在不同时间的透光率。每个样品测量前都需对分光光度仪作空白校正。上述溶液的配制如下表所示：在35℃下，重复上述实验。由于级数已经确定，取两个不同的条件（即测定表中1,2即可）测定，以获取35℃的k的平均值。但在五、数据处理与结果讨论20.71.al值的计算：0.01mol.L-1标准碘溶液的平均吸光度:A平=（A1+A2）/2=(0.334+0.332)/2=0.333由得：al=A平/cI2=0.333/0.001=3332.系列溶液的吸光度随时间t的变化：1号2号3号4号t/sAt/sAt/sAt/sA139.650.555104.820.591139.360.835140.560.291182.910.541138.160.588172.560.816180.780.283245.550.526170.140.585210.520.798220.210.266284.810.516203.910.579245.560.779255.940.252342.770.506236.80.578282.480.757286.740.24373.670.499270.410.575322.710.733320.350.226409.980.49303.120.572359.670.715352.550.213446.750.481340.820.568397.630.693383.740.198477.690.476376.60.564432.170.675415.680.184520.060.465421.410.558467.610.656446.690.169567.250.46453.710.554499.50.636479.340.154598.980.453488.180.551545.570.611518.150.137643.170.444525.940.546577.890.596555.080.121687.780.436560.370.542612.780.577586.50.108718.530.429595.10.538648.960.558619.960.093751.130.422629.980.534689.040.537673.890.069785.10.415670.620.528721.650.522707.030.054829.860.406706.20.524753.470.503739.940.039862.60.4739.940.519786.750.487774.690.026898.290.394770.540.515818.580.474806.820.012931.830.387810.450.509865.470.448843.760966.760.38842.630.504896.730.429998.610.372874.830.499929.670.4071028.720.365907.510.494962.460.3851064.260.357943.510.487992.830.3621100.020.35975.890.4811025.050.3381138.610.3411007.810.4761060.280.3121174.970.3341041.890.471091.40.2981212.430.3251076.380.4641254.440.3171110.630.459由1,2号图知当cA2=0.5cA1时m1=-0.000则：=㏒0.5/㏒0.5=1由1,3号图知当cH+3=2cH+1时m1=-0.0002,m3=-0.0006则：=㏒3/㏒2=8/5由1,4号图知当cI2,4=0.5cI2,1时m1=-0.0002,m4=-0.0004则：=㏒2/㏒0.5=-130℃1.al值的计算：0.01mol.L-1标准碘溶液的平均吸光度:A平=（A1+A2）/2=(0.340+0.338)/2=0.339由得：al=A平/cI2=0.333/0.001=3391‘号2‘号t/sAt/sA106.150.5599.10.589127.320.54124.380.582148.570.538146.090.579169.770.532167.510.574190.50.522187.950.567211.640.513208.530.561234.190.503228.70.555254.580.492249.290.551275.490.48270.410.545297.510.468291.610.538318.580.457313.720.532339.520.446334.610.521359.940.433355.270.516380.890.422376.750.509402.950.409397.080.502423.050.396418.660.496443.730.384439.520.488464.220.373460.580.48485.010.361481.010.476505.880.349501.670.475270.336522.380.464548.580.322543.410.457571.710.308564.360.451593.140.297589.420.443619.830.28614.490.434639.990.268636.720.427661.060.255659.290.42688.030.24681.20.412709.890.226703.510.406由1,1’m1=-0.0002,m1’=-0.0006又因al20.7℃=