文档介绍：实验10***碘化实验丛乐2005011007牛51实验日期:2007年12月22日星期六提交报告日期:2007年12月30日星期六助教老师:***碘化反应的速率系数、反M级数和活化能。通过本实验加深对复合反应特征的理解。熟练掌握分光光度计的原理和使用方法。,大多数化学反应并不是简单反应,而是由若干个基元反应组成的复合反应。大多数复合反应的反应速率和反应物浓度间的关系,不能用质量作川定律表示。因此用实验测定反应速率与反应物或产物浓度间的关系,即测定反应对备组分的分级数,从而得到复合反应的速率方程,乃是研究反应动力学的重要内容。对于复合反应,当知道反应速率方程的形式后,就可以对反应机理进行某些推测。如该反应究竟由哪些步骤完成,各个步骤的特征和相互联系如何等等。实验测定表明,丙酗与碘在稀薄的屮性水溶液中反应是很慢的。在强酸(如盐酸)条件下,该反应进行得相当快。但强酸的屮性盐不增加该反应的反应速率。在弱酸(如醋酸)条件下,对加快反应速率的影响不如强酸(如盐酸)。酸性溶液屮,***碘化反应是一个复合反应,其反应式为:(1)(CH;)2CO+T;^^CH3COCH2RH++2r该反应由H+催化,而反应木身又能生成X,所以这是一个H'自催化反应,其速率方程为:「先也畔丄晋呵人心)茁)(2)式中:r—反应速率;k—速率系数;c(A)、c(l「)、c(H+)、c(E)-分别为丙酗、碘、氢离了、碘化丙酗的浓度,moidm3;a、B、了一分别为反应对***、碘、氢离子的分级数。反应速率、速率系数及反应级数均可由实验测定。丙酗碘化对动力学的研究是一个特别合适而且有趣的反应。因为匚在可见光区有一个比较宽的吸收带,而在这个吸收带屮,盐酸和丙酗没有明显的吸收,所以可以采川分光光度计测定光密度的变化(也就绘I;■浓度的变化)来跟踪反应过程。虽然在反应(1)中没有其它试剂吸收可见光,但却存在下列一个次要却复杂的悄况,即在溶液屮存在1「、【2和厂的平衡:(3)屮厂I;平衡常数K°=700o-M屮I?在这个吸收带屮也吸收可见光。因此I;■溶液吸收光的数量不仅取决于I「的浓度,而且也与J的浓度有关。根据朗们■比尔定律:D=aLc (4)式屮:D—光密度(消光度);£—吸收系数;L—比色皿的光径长度;c—溶液的浓度。含有I;和12溶液的总光密度D可以表示为I;和12两部分光密度的和,即:D=D(I;)4-D(I2)=e(I;)Lc(I;)+8(I2)Lc(I2) (5)吸收系数匕(斤)和E(T2)是吸收光波长的函数。在特殊情况下,即波长X=565nm时,E(I7)=E(I2),上式变为D=D(*)+D(IJ=£(*)l[c(「)+c(IJ] (6)也就是说,在565nm这一特定的波长条件下,溶液的光密度D与I;和12浓度Z和成正比。因为£在一定的溶质、溶剂和固定的波长条件下是常数。使用固定的一个比色皿,L也是一定的,所以(6)式屮,常数£(I;)L就可以由测定已知浓度碘溶液的光密度D而求出。在木实验条件下,实验将证明丙酗碘化反应对碘是零级反应,即沪0。由于反应并不停留在一元硕化***上,还会继续进行下去,因此反应中所用的***和酸的浓度应大大过量。而所用的碘量很少。这样,当少量的碘完全消耗示,反应物***和酸的浓度可以认为基本保持不变。实验还进一步表明,只要酸度不很高,***卤化反应的速率与卤素的浓度和种类(***、澳、碘)无关(在百分Z几误差范围内),因而頁到全部碘消耗完以前,反丿应速率是常数,即厂=斗])=色护=肘仏疋(1「疋(比)=燈仏疋(1{+)=常数(7)从(7)式可以看出,将c(l;)对时间t作图应为一条直线,其斜率就是反应速率「。1、 为了测定反应级数,例如指数a,至少需进行两次实验。在两次实验屮丙酗的初始浓度不同,H+和I「的初始浓度相同。若用“I”、“II”分别表示这两次实验,令:2、c(A,I)=uc(A,II),c(H\I)=c(H+,n),c(l「,l)=c(l「,ll)由(7)式可得:ri_kc-(A?I)c6(H-?I)^~kca(A,II)c6(H\II)=ua(8)取对数:(9)(10)lg—=algurn同理可求出指数》,若再做一次实验III,使:3、c(A,T)=c(A,III),c(H\l)=wc(H+,III),c(l;,l)=c(ir,lll)即可得到:同样8=(11)4、c(A,I)=c(A,IV),c(H+,l)=c(H\lV),c(l;,l)=xc(l;,iv)即可得到:lg(12)5、由两个(13)根据(2)式,由指数、反应速率和各浓度数据可以算出速率系数k。或两个以上温度的速率系数,根据阿累尼乌斯公式k=Ac"可以估