26-丙酮碘化反应速率常数的测定

1实验二十六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、反应速率的测定酸催化下的丙酮碘化反应为一复杂反应，初始阶段的反应为：CH3COCH3＋nH+＋I2=CH3COCH2I＋(n+1)H++I-(a)(1)为测定该反应的速率方程和速率常数，必须使反应产物CH3COCH2I不再继续碘化，在c(丙酮)c(I2)，c(H+)c(I2)的条件下，丙酮碘化反应将限制在按式(a)的方式进行。(2)设反应(a)的速率方程为：v=－[dc(I2)/dt]=kcp(丙酮)cr(H+)cq(I2)(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c(I2)无关。(3)因为c(丙酮)c(I2)，c(H+)c(I2)，反应(a)进行过程中，可认为c(丙酮)和c(H+)为定值，所以有：v=－[dc(I2)/dt]=kcp(丙酮)cr(H+)=常数(c)积分(c)式可得c(I2)=－kcp(丙酮)cr(H+)t+B(d)(4)用吸光光度法测定反应(a)的速率原理：反应(a)的混合溶液中，只有碘在可见光范围内产生光吸收，根据朗伯-比尔定律，吸光度：D=alc(I2)(e)因为D=lg(I0/I)(f)取I0=100，则I=T(分光光度计原理)，则由(f)式可得：lg100－lgT=alc(I2)即al=(lg100－lgT)/c(I2)(g)根据式(g)，测定了已知浓度的标准碘溶液的透光度T即可求得al。由(e)、(f)式：c(I2)=D/al=－lgT/al代入(d)式整理后得：lgT=k(al)cp(丙酮)cr(H+)t－Bal可见以lgT对t作图为直线，斜率：m=k(al)cp(丙酮)cr(H+)(h)比较(c)、(h)式得：v=kcp(丙酮)cr(H+)=m/al(i)2、反应分级数p、q、r的确定(孤立法)(1)p的确定由1、2号试液由上述求得v1、v2后：v1/v2=[kcp(丙酮,1)cr(H+,1)cq(I2,1)]/[kcp(丙酮,2)cr(H+,2)cq(I2,2)]=2p因为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=kcp(丙酮)cr(H+)cq(I2)后(式中取p=1、q=0、r=1)，分别代入1—4号试液的v、c(丙酮)、c(I2)数据求出速率常数k，取平均值2三、实验仪器和试剂1、主要仪器：分光光度计、秒表、移液管、容量瓶2、主要试剂：0.01mol/L标准碘溶液，1mol/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0.01mol/L标准碘溶液吸光度时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、用0.01mol/L标准碘溶液测定al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、配置1号样品溶液，测定其不同时间的透光率。5、按照4同样方法，分别测定2-4号样品溶液不同时间的透光率。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1、溶液配置表：2、求alc(I2)/mol.L-1透光率平均值al3、混合溶液时间-透光率实验开始温度：℃实验结束温度：℃编号项目数据1时间/min透光率TlgT2时间/min透光率TlgT3时间/min透光率TlgT4时间/min透光率TlgT4、根据实验数据结合实验原理通过作图法求出斜率，得到反应级数和反应速率常数k值。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-1c(I2)/mol.L-111051025210553031010102045510303六、注意事项1．由于分光光度计使用过程称中会发热，比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，要立即将比色皿和比色皿座取出放于试验台面上，下次测定前适当时间再放回分光光度计比色皿座仓内。2．测定反应混合液不同时间的透光率时，时间和透光率读数必须同步。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，而在注入比色皿时才开始计时是否可以？为什么？2．影响本实验结果准确度的主要因素有哪些？3．分光光度计使用中，将蒸馏水从样品池倒出后，若样品架未完全复位，对结果有无影响？