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1、复杂反应-丙酮溴化反应 一、实验目的二、实验原理 三、药品仪器四、实验步骤 五、实验记录六、数据处理 八、注意事项九、思考题 七、结果分析与讨论 实验目的 1.利用分光光度计测定酸催化 时丙酮溴化反应的速率常数； 2.学习用孤立法测定丙酮溴化 反应的反应级数； 3.通过实验加深对复杂反应特 征的理解。 实验原理 酸催化的丙酮溴化反应是一个复杂 反应，其反应式为： 该反应能不断产地生H+，它反过又起 催化作用，故是一个自动催化反应。其速 率方程可表示为： 反应速率 ： 式中：cE、cA、cBr2、cH+-溴化丙酮、丙酮、溴及盐酸的浓度(mol/L)； K-速率常数； p、q、r-丙酮、溴和氢离子
2、的反应级数。 当丙酮初始浓度不同，而溴离子、氢离 子初始浓度分别相同时，即： 为了确定反应级数p、q、r，每个至 少需进行两次实验，用脚注数字分别表示 各次实验。 则有 ： 同理，当丙酮、溴离子的初始浓度 分别相同，而酸的浓度不同时，即： 则有 ： 同理，当丙酮、氢离子的初始浓度 分别相同，而溴的浓度不同时，即： 则有 ： 如何获得 ？ 因为溴在可见光区有一个比较宽的吸 收带，而丙酮和盐酸在该吸收带中对光基 本上没有吸收，所以可通过测定反应液各 个时刻的消光值来获得各个时刻的 。 根据朗白比耳(Lambert-Beer)定律 ： 本实验通过测定0.005mol/L和 0.01mol/L两个已知
3、浓度的溴水消光值,分 别求得 ,然后取其平均值。即： 因为： 所以 ： 作关系图 即反应速率 (k为直线斜率) 按以下条件测定消光值 0.05mol/L溴水2mol/L盐酸2.5mol/L丙酮蒸馏水反应温度 110ml5ml10ml25ml t 25ml5ml10ml30mlt 310ml5ml5ml30mlt 410ml10ml10ml20mlt 510ml5ml10ml25ml(t+5) A 0.005mol/L溴水分别在t、(t+5) B 0.01mol/L溴水分别在t、(t+5) 首先根据在t和(t+5)时测得的 0.005mol/L和0.01mol/L溴水的消光值 求得 和 ，然后作
4、1-5号反应 液的 直线图，分别求出直线斜 率k1、k2、k3、k4、k5。 其中i为1、2、3、4 即可求出p、q、r的值，并根据反应速 率方程求出反应速率常数K。 当1号和5号反应液的浓度相同 时，即有： 从阿仑尼乌斯公式求出反应的 活化能。 其中 ： 药品仪器 1. 723分光光度计； 2. 超级恒温器； 3. 接触温度计、玻璃温度计； 4. 移液管、吸耳球、容量瓶等； 5. 0.005mol/L溴水2.5mol/L丙酮2mol/L盐 酸； 6. 等等。 超级恒温器 实验步骤 开启超级 恒温器 预热分光 光度计 调节恒温 温度t 测定1-4号反应 液的消光值 配制溴水、丙酮、 盐酸及反应
5、液 溴水及5号瓶 再调节恒温 温度(t+5) 溴水及1-4号瓶 设定波长 测定溴水 的消光值 设定时间 测定溴水 的消光值 测定5号反应 液的消光值 依次打开“电源”开关， “电动泵”开关和“加热”开关 。 l调节接触温度计的胶木帽，使恒 温温度t为“原始水温+5”， 保持恒温状态。 l在以上温度的基础上，再增加 5作为5号反应液的恒温温度。 （以玻璃温度计上的温度为准） 打开分光光度计的开关，仪器进 入自测程序。波长从320-820nm全波长 校正仪器，后自动返回到500nm。并打 出开工信号： “723SPECTROPHOTOMETER” 仪器预热30分钟后即可测试。 设定723分光光度计
6、的波长为 460nm。其步骤： 按 /GOT O 460ENTER 按下表配制各种溶液，并预热30min： 瓶子 瓶子标标 示 0.05mol/L 溴水 2mol/L 盐盐酸 2.5mol/L 丙酮酮 蒸馏馏水 50ml棕色容量瓶A5ml无无加至刻度 50ml棕色容量瓶B10ml无无加至刻度 50ml棕色容量瓶110ml5ml无20ml 50ml棕色容量瓶25ml5ml无25ml 50ml棕色容量瓶310ml5ml无25ml 50ml棕色容量瓶410ml10ml无15ml 50ml棕色容量瓶510ml5ml无20ml 100ml具塞三角瓶丙酮酮无无80ml无 100ml具塞三角瓶蒸馏馏水无无无
7、80ml 用蒸馏水调零： 比色皿中装入蒸馏水，放置于， 待数显稳定后，按 键，自动调零 。 ASB.O 100%T 测定、消光值： 比色皿中装入或瓶的溴水，放 置于，待数显稳定后，按 键，即打印其消光值。 如不在 方式时，按 进入 方式即可。 START/STOP DATA DATA MODE2ENTER 在723分光光度计上设置定时打印，间 隔时间为1min，操作如下： MODE3ENTER1 容量瓶编号12345 2.5mol/L丙酮溶液10ml10ml5ml10ml10ml 按下表加入丙酮的量 恒温好后，取10ml丙酮加入到1号瓶中， 当加到一半时按 键，开始计时打印， 待丙酮全部加入后
8、，加蒸馏水至容量瓶刻度， 摇匀。 ENTER 混合后的溶液倒入比色皿中，并放入 槽中进行测定。仪器以1min间隔定时打印消 光值，待测得10个数据后，按 键终止 定时打印。 MODE 其他样品测定同上。 实验完成后，清洗复原 。 实验数据记录 实验日期： ； 超级恒温器的恒温温度： ； 超级恒温器的恒温温度： +5。 撕下723分光光度计上所打印的 数据，并标好所测溶液的编号。 数据处理 1.计算 ； 2.作 关系图； 3.确定直线斜率 值； 4.确定反应级数p、q、r的值； 5.写出丙酮溴化反应速率方程 ； 6.计算反应活化能； 7.文献值。 计算 的平均值： 根据 ，求出两次恒温 温度t和
9、(t+5)的 和 。 0 t (min) Dt关系 图 D 1号瓶 3号瓶 2号瓶 4号瓶 5号瓶 斜率 其中 反应级数的确定 ： 丙酮溴化反应速率方程 ： 用 、各初始浓度、q、 p、r的值代入上式，即得反应速率 常数K。 根据阿仑尼乌斯公式求出反应 的活化能。 其中 ： 文献值 ： .p=1、q=0、r=1 .活化能Ea=86.2kJ/mol .反应速率常数 t/ 0252735 103K/(Lmol-1min- 1) 0.691.722.165.28 实验结果与讨论 结果：实测值为Ea= 计算实验偏差： 分析产生偏差的原因： 有何建议与想法？ 注意事项： 1.溴水不稳定，加热时溴蒸气即从
10、溶 液中逸出，在日光作用下能形成氢溴 酸，所以从溶液配制到测量应尽量迅 速； 2.因只测定反应开始一段时间的消光 值，故反应液混合后应迅速进行测定 ； 3.计算时要用到初始浓度，因此实 验中所用的浓度一定要配准； 4. 温度对实验结果影响很大，应把反 应温度准确控制在实验温度的0.1 范围之内； 思考题 1.丙酮溴化反应中，H+为催化剂。能否 把反应速率方程中的CH+r项并入速率常 数项中，为什么？ 2.实验中若开始计时晚了，对实验结果 有无影响？为什么？ 3.若盛蒸馏水的比色皿没有洗干净，对 测定结果有什么影响？ 4.配制和选取各反应物的初始浓度，应 考虑哪些情况？ 5.影响本实验结果精确度的主要因素有 哪些？ 6.若本实验中原始溴浓度不准确，对实 验结果是否有影响？为什么？ 重点难点 l重点：掌握732分光光度计的 使用方法；阿仑尼乌斯方程应 用；反应级数的确定方法。 l难点：732分光光度计的工作 原理。
