丙酮碘化实验报告

丙酮碘化实验 姓名:团团1372 学号:200800 物化实验 第九组 08 级10-24 实验二十二 丙酮碘化 【实验目的】 1. 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，了解复杂反应的观速率常数的求算方法。 【实验原理】 一般认为按照两步进行: 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，如果以碘化丙酮浓度的增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，C为碘化丙酮的浓度;C为氢离子的浓度;C为丙酮的浓度;k表示丙酮碘化反应总的EH+A 速率常数。由第二步反应可知，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，丙酮的浓度远大于碘的浓度且催化剂酸的浓度也足够大时，则可把丙酮和酸的浓度看作不变，则可得: 按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律:透光率可表示为: 透光率与碘的浓度之间的关系可表示为: 综上两式可得: 由lgT对t作图可得一直线，直线的斜率为kεlCC。式中εl可通过测定一已知浓度AH+ 的碘溶液的透光率，由(7)式求得，当C与C浓度已知时，只要测出不同时刻丙酮、酸、碘AH+ 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k。 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)关系式估算反应的活化能。 姓名:团团1372 学号:200800 物化实验 第九组 08 级10-24 【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 -3-3液管(10mL)3只. 碘溶液(=0.01979mol?dm);标准盐酸溶液(1.869mol?dm);丙酮溶液CI2 -3(1.9994mol?dm)。 【实验步骤】 1、打开恒温槽设定温度为30?0.1?。 2、按照下表配置溶液(4只50 mL容量瓶) 容量瓶编号 1 2 3 4 50mL蒸馏水 5 mL 溶液 10 mL 溶液 少量水 II22添加试剂 蒸馏水定容至 5 mL HCl溶液 5 mL丙酮 溶液 50mL 3、将上述配置好的溶液放至恒温槽中恒温备用。 、打开分光光度仪自检预热，自检完毕即可使用。 4 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、定蒸馏水透光率为100%，放好装上恒温30?蒸馏水比色皿，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?时碘溶液透光率; 8、测30?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?，在此温度下测碘的透光率;再测35?时反应液的透光率 变化，每1min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。 姓名:团团1372 学号:200800 物化实验 第九组 08 级10-24 【数据处理】 所测实验数据列表 30(0?实验数据表 35(0?实验数据表 时间/min 透光率(T%) lgT 0 透光率T(%) lgT 0 49.5 -0.3054 1 51.6 -0.2874 2 50.9 -0.2933 2 52.5 -0.2798 4 52.5 -0.2798 3 53.5 -0.2716 6 54.4 -0.2644 4 54.8 -0.2612 8 56.5 -0.2480 5 56.2 -0.2503 10 58.7 -0.2314 6 57.9 -0.2373 12 61.0 -0.2147 7 60.0 -0.2218 14 63.4 -0.1979 8 61.9 -0.2083 16 65.8 -0.1818 9 63.9 -0.1945 18 68.5 -0.1643 10 65.8 -0.1818 20 71.2 -0.1475 11 68.2 -0.1662 22 74.0 -0.1308 12 70.5 -0.1518 24 77.0 -0.1135 13 72.9 -0.1373 26 80.1 -0.0964 14 75.3 -0.1232 28 83.2 -0.0799 15 77.8 -0.1090 30 86.2 -0.0645 16 80.4 -0.0947 32 89.9 -0.0462 17 83.1 -0.0804 34 93.4 -0.0297 18 86.0 -0.0655 36 97.0 -0.0132 19 88.7 -0.0521 38 99.7 -0.0013 20 91.7 -0.0376 30.0?时碘液透光率 44.2% 21 95 -0.0223 35.0?时碘液透光率 45.3% 0 98.1 -0.0083 Linear Regression for Data1_B: Y = -0.31183 +0.00824*X 0.99975 姓名:团团1372 学号:200800 物化实验 第九组 08 级10-24 Linear Regression for Data1_B: Y =-0.30079 +0.01374*X 0.99881 ,l1、的计算: 30.0?时碘液透光率 44.2% 35.0?时碘液透光率 45.3% LogT ,,,l CI2 -3 C=0.01979mol?dm I2 ,l则30.0?: Log0.442=-0.35458 =0.35458/0.01979=17.917 ,l 35.0?: Log0.453=-0.3439 =0.3439/0.01979=17.3776 姓名:团团1372 学号:200800 物化实验 第九组 08 级10-24 -3,12、反应速率常数计算: 1.869mol?dm CmolL,,1.9994C,，AH 30.0?时碘液透光率 44.2% 拟合直线斜率K1 0.00824 35.0?时碘液透光率 45.3% 拟合直线斜率K2 0.01373 =0.000123 同理=0.000212 kkKCCl,，/(),，211AH 3、活化能计算: =30.0?=303K =35.0?=308K R=8.314 J/(K*mol) TT12 综上带入数据得 RTTk8.3143033080.000212，，122J ,，,，,84088.85ELnLna()0.000123,308303,TTk，，211 【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，而是当混合物稀释至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果?为什么? 理论上有影响，但实际上几乎没有影响，理论系统误差小于千分之一。而且反应刚开始会有很多不确定因素—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 (I3-)- t 取得反应速率k的。而在实验处理的条件d[M]/dt= 0 等。且因为实验是依据c 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I2反应殆尽，则d(I2)会很小，作图时容易出现大的误差。 2.影响本实验结果的主要因素是什么? 温度对化学反应速度的影响很大，因此本实验要求在恒温条件下进行。。恒温循环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象，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2 min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75055.09 J，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、I2液中均出现大量气泡，实验过后思考得此现象应该为升温时水中气体溢出所致，由此想到，在做第二组实验时没有重新加空白样、加I2液，导致实验错误，特此检讨。 姓名:团团1372 学号:200800 物化实验 第九组 08 级10-24 2、测定时比色皿未洗涤干净或者残存的水，对测定比色皿未洗涤干净则会造成碘的浓度增大，所测得的反应速率增大，残留有水分则一方面碘的浓度减少，另一方面所测得的光度度也不准确，对结果造成误差。所以在进行实验过程中，比色皿应用配置的溶液润洗两到三次。