丙酮碘化反应速率常数的测定（精编版）.docx

08 级物理化学实验补充讲义】实验十四 丙酮碘化反应速率常数的测定一、实验目的1、掌握利用分光光度法测定酸催化时丙酮碘化反应速度常数及活化能的实验方法2、加深对复杂反应特征的理解3、掌握 2100 型分光光度计的使用方法二、实验原理丙酮碘化反应方程为：HCH 3 COCH 3 I 2 CH 3 COCH 2 I H IH+ 是反应的催化剂，由于丙酮碘化反应本身生成 H +，所以这是一个自动催化反应实验证明丙酮碘化反应是一个复杂反应，一般认为可分成两步进行，即：CH 3COCH 3 H CH 3COH CH 2 ⑴页 共 3【丙酮碘化反应速率常数的测定】第3页CH 3COHCH 2 I 2CH 3COCH 2 I H I ⑵反应⑴是丙酮的烯醇化反应， 反应可逆且进行的很慢 反应⑵是烯醇的碘化反应， 反应快速且能进行到底 因此， 丙酮碘化反应的总速度可认为是由反应⑴所决定， 其反应的速率方程dcI可表示为：2 kc c ⑶Adt H式中 cI 2 、c A、cH分别是碘、 丙酮、 酸的浓度； k 为总反应速率常数 如果反应物碘是少量的，而丙酮和酸对碘是过量的， 则可认为反应过程中丙酮和酸的浓度基本保持不变。

实验又证实：在酸的浓度不太大的情况下，丙酮碘化反应对碘是零级反应，对⑶式积分得：2cI kc Ac H t B ⑷式中的 B 是积分常数由c I 2对时间 t 作图，可求的反应速率常数 k 值因碘溶液在可见区有宽的吸收带，而在此吸收带中，盐酸、丙酮、碘化丙酮和碘化钾溶液则没有明显的吸收，所以可采用分光光度法直接测量碘浓度的变化根据朗伯—比耳定律：A a lc I 2 ⑸将⑷式代入⑸式得：A k a l cA cHt B ⑹ 在⑹式中a l 可通过测定一已知碘浓度的溶液的吸光度 A ，代入⑸式而求得当c A 、 c H浓度已知时，只要测出不同时刻反应物的吸光度 A ，作 A — t 图得一直线，由直线的斜率便可求的反应的速率常数 k 值由两个温度下的速率常数， 由阿累尼乌斯公式E 2.303RT1T2lg k2可求得化学反应的活化能 E三、仪器与药品T2 T1 k11．2100 型分光光度计（附比色皿） 1 台2. 超级恒温槽 1 台3. 秒表 1 块4．25mL 容量瓶 2 个5．50mL 容量瓶 2 个6．5mL 移液管 3 支四、实验步骤7．2.00 mol2.00 mol0.50 molL-1 HCl 标准溶液 (标定 )； L-1 丙酮溶液（精确称量配制） L-1 碘溶液 (含 4%KI)1. 实验前的准备⑴．调节恒温槽到 25℃。

调节 2100 型分光光度计⑵．配制溶液并恒温①配 0.0050 mol L -1 的碘溶液：移取 5.00mL 0.050 mol L-1 碘溶液于 50 mL 容量瓶中稀释到刻度放入 25℃恒温槽中恒温 10min 用于 测定al 值）②分别移取 5.00mL 0.050 mol L -1 碘溶液和 5.00 mL 2.00 mol L -1 HCl 标准溶液于 25mL容量瓶中， 加入少量的水 再移取 5.00 mL 2.00 mol L-1 的丙酮溶液于 50mL 容量瓶中， 加入适量的水 注意：混合前两个容量瓶中溶液的总体积不得超过 50mL然后在另一 25mL 容量瓶中加入 25mL 蒸馏水，三个容量瓶一同放入 25℃恒温槽中恒温 10min 2. 测定 a l 值（ 25℃条件下）：在 500nm 波长下测上述恒温后的 0.0050 mol L -1 的碘溶液的吸光度 A 平行测量三次，取平均值3. 测反应进行到不同时刻 t 的吸光度 A （ 25℃ 条件下）小心将恒温后的酸碘混合液倒入丙酮溶液中， 迅速摇动， 加同温水至刻度 然后注入比色皿中， 按下秒表记时， 在 500nm 波长下每 2min 读一次吸光度 A ，直到吸光度 A 小 于 0.05 为止（测量中随时用蒸馏水调 100）。

4. 测 35℃时的a l 值和不同时刻 t 的吸光度 A 方法同上每 1min 测一次吸光度 A ）五、数据记录与处理1．数据记录格式 表一：测定al 值21cI mol L ；c HClmolL 1 ； cmol L 1丙0.0050 molL-1 A iA碘溶液吸光度 A 1 A2A3 A a ln25℃35℃表二：测不同时刻 t 的吸光度 A25℃35℃测量时间A（2min ）测量时间（2min ）A测量时间（ 1min ）A测量时间（ 1min ）A2．数据处理1．由已知碘溶液的浓度和测得的吸光度值（表一），计算 a l 值2．由不同 t 时刻的吸光度 A（表二） ,绘制 A → t 图，求出直线斜率；由直线斜率计算反应速率常数 k 值3．将 25℃、 35℃的反应速度常数值代入阿累尼乌斯公式，ET1T22.303Rlgk 2T2 T1 k1计算反应的活化能3．参考文献值k(25℃ )=2.86 10-5dm3.mol -1.s-1 ； k(27℃ )=3.60 10-5dm3.mol -1.s-1k(35℃ )=8.80 10-5dm3.mol -1.s-1 ； 活化能 E = 86.2KJ.mol -1 E 与文献相对误差 15%摘 自 ： F.Daniels,R.A.Alberty,J.W.Williams,etal., Experimental Physical Chemistry, 7th edn.p.152 MC Graw-Hill, Inc.,New York(1975)六、2100 型分光光度计的使用1. 接通电源，至仪器自检完毕，显示器显示“ 100.0 和 546nm ”即可进行测试。

2. 用“ MODE ”键设置测试方式： T （透光率）； A （吸光度）；3. 设置所需波长改变波长时，显示器上出现“ BLA ”字样（提醒我们必须重新调整【0A/100%T 】键）4. 分别将参比样品和被测样品倒入比色皿中并放入比色皿槽中5. 将参比样品放入光路中，按【 0A/100%T 】键，调节【 0A/100%T 】，此时，显示器显示“ BLA - - ”，直至显示“ 100”或“ 0.000”为止6. 将被测样品放入光路中，显示器上得到的值便是透光率或吸光度七、实验注意事项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、每次用蒸馏水调吸光度零点后，方可测其吸光度值八、思考题1. 在本实验中，将丙酮溶液加入含有碘、盐酸的容量瓶时并不立即开始计时，而注入比色皿时才开始计时，这样做是否可以？为什么？2. 影响本实验结果精确度的主要因素是什么？3. 为什么要选择碘的最大吸收波长为测试波长？4. 在实验的过程中，漏测或少测一个数据对实验是否有影响？。