实验12复杂反应-丙酮溴化反应

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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：,c,E,、c,A,、c,Br2,、c,H+,-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,1,10ml,5ml,10ml,25ml,t,2,5ml,5ml,10ml,30ml,t,3,10ml,5ml,5ml,30ml,t,4,10ml,10ml,10ml,20ml,t,5,10ml,5ml,10ml,25ml,(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1-5号反应液的 直线图，分别求出直线斜率k,1,、k,2,、k,3,、k,4,、k,5,。,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。,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。,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分光光度计的波长为460nm。其步骤：,按,/GOTO,460,ENTER,按下表配制各种溶液，并预热30min：,瓶子,瓶子标示,0.05mol/L溴水,2mol/L,盐酸,2.5mol/L丙酮,蒸馏水,50ml棕色容量瓶,A,5ml,无,无,加至刻度,50ml棕色容量瓶,B,10ml,无,无,加至刻度,50ml棕色容量瓶,1,10ml,5ml,无,20ml,50ml棕色容量瓶,2,5ml,5ml,无,25ml,50ml棕色容量瓶,3,10ml,5ml,无,25ml,50ml棕色容量瓶,4,10ml,10ml,无,15ml,50ml棕色容量瓶,5,10ml,5ml,无,20ml,100ml具塞三角瓶,丙酮,无,无,80ml,无,100ml具塞三角瓶,蒸馏水,无,无,无,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.O100%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,MODE,2,ENTER,在723分光光度计上设置定时打印，间隔时间为1min，操作如下：,MODE,3,ENTER,1,容量瓶编号,1,2,3,4,5,2.5mol/L丙酮溶液,10ml,10ml,5ml,10ml,10ml,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，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(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E,a,=86.2kJ/mol,.,反应速率常数,t/,0,25,27,35,10,3,K/(L,mol,-1,min,-1,),0.69,1.72,2.16,5.28,实验结果与讨论,结果：,实测值为E,a,=,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C,H+,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,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。,难点：,732分光光度计的工作原理。,加强实践教学,提高创新能力,