RR實驗一磺基水楊酸鐵配合物穩定常數的測定一．實驗目的．了解比色法測定溶液中配合物的組成和穩定常數的原理。．學習分光光度計的使用方法。二．基本原理HHO SO3H3+33+4磺基水楊酸（ 簡化為，與F可以形成穩定的配合物，配合物的組成隨溶液的p值的不同而改變。在pH=時，3H=時，9H=9水楊酸與F能分別形成不同顏色且具有不同組成的配離子。本試驗是測定pH=2~3時形成的紫紅色的磺基水楊酸鐵配離子的組成及其穩定常數。實驗中通過加入一定量的HC液來控制溶液的p3+33+43+測定配離子的組成時，分光光度法是一種有效的方法。實驗中，常用的方法有兩種：一是摩爾比法，一是等摩爾數連續變化法（也叫濃比遞變法。本實驗采用后者，用上述方法時要求溶液中的配離子是有色的，并且在一定條件下只生成這一種配合物，本實驗中所用的磺基水楊酸是無色的F溶液很稀，也可以認為是無色的，只有磺基水楊酸鐵配離子顯紫紅色，并且能一定程度的吸收波長為50色光3+光密度又稱吸光度，是指光線通過溶液或某一物質前的入射光強度與該光線通過溶液或物質后的透射光強度比值的對數，可用分光光度計測定。光密度與濃度的關系可用比爾定律表示：ACLAL CC CM RM RCC A其中：代表光密度ε代表某一有色物質的特征常數，稱之為消光AL CC CM RM RCC A本實驗過程中，保持溶液中金屬離子的濃度（）與配位體的濃度（）之和不變（即總摩爾數不變）的前提下，改變的相對量，配制一系列溶液，測其光密度，然后再以光密度為縱坐標，以溶液的組成（配位體的物質的量分數）為橫坐標作圖，得一曲線，如圖所示，顯然，在這一系列溶液中，有一些是金屬離子過量，而另一些溶液則是配位體過量，在這兩部分溶液中，溶液離子的濃度都不可能到最大值，因此溶液的光密度也不可能達到最大值，只有當溶液中金屬離子與配位體的摩爾比與配離子的組成一致時，配離子的濃度才最大，因而光密度才最大，所以光密度最大值所對應的溶液的組成，實際上就是配合物的組成。圖1光密度隨溶液組成變化曲線C如圖所示，光密度最大值所對應的溶液組成為0即CCR M

Rn5，也即：nn.5，整理后得，R MRnRCRMnR:1:1，就是說在配合物中，中心離子與配位體之比為1若CC0.8時，:為若干？）RRCRM3用等摩爾系列法還可以求算配合物的穩定常數。在圖中，在極大值兩側，其中或過量較多的溶液中，配合物的電3M R離度都很小（為什么？）所以光密度與溶液的組成幾乎呈線性關系，但與之比接近配合物的組成時也就是說兩者過量都不多的情況下，形成的配合物的電離度相對來說就比較大了，所以在這些區域內曲線出現了近于平坦的部分，圖M R點為兩側直線部分的延長線交點它相當于假定配合物完全不電離時的光密度的極大（而點則為實驗測得的光密度的極大值（，顯然配合物的電離度越大，則-的差值就越大，所以配離子的電離度11 22 12 A1 2A（）A1對于平衡-- M+nRnRCC（1）來說，其表觀穩定常數可以表示為：nKC(RnKC(MC(R)n

（） K K C(MR) C1) 1C(MC(R) CC C2 （）式中為與或點）相對應的溶液中離子的總摩爾濃度（配離子的平衡濃度與金屬離子的平衡濃度之和將代入上式即可求出穩定常數。三．儀器與試劑3+ -2 -1 -2 -1-2 -1分光光度計容量（50燒（50洗瓶F（1.310m?L磺基水楊（1.310m?LHC3+ -2 -1 -2 -1-2 -1四．實驗步驟．配制系列溶液-1 3+ -2 -1將1個容量瓶洗凈并編號在號容量瓶中用吸量管加入0.02?液5.0溶（1.31m?L）5.0-1 3+ -2 -1按同樣方法根據表中所示各溶液的量將號~溶液配好。．測定系列溶液的光密度。測定使用分光光度計，厘米比色皿，以蒸餾水為空白，選用波長為50色光。比色皿要先用蒸餾水沖洗，再用待測溶液洗三遍，然后裝好溶液（注意不要太滿滴較多時，應先用濾紙吸去大部分水，再用鏡頭紙擦凈。將測得的光密度值記在表中。做工作曲線以光密度為坐標以配位體的體積分數為橫坐標作圖求出磺基水楊酸鐵的組成并計算表觀穩定常數。五．數據處理．光密度測定結果。ol-14HCol-14HC的體積-1 3+ -2 -13R容量瓶0.02?Lm0.01?me1.310m?LHR編號 （m） 溶液的體積(mL)溶液的體積(mL)1 5.00 5.00 0.00

配位體的摩爾分數n 光密度nnAR M

以光密度A為縱坐標以溶液的組（配位體的摩爾分數為橫坐2 5.00 4.50 0.503 5.00 4.00 1.004 5.00 3.50 1.505 5.00 3.00 2.006 5.00 2.50 2.507 5.00 2.00 3.008 5.00 1.50 3.509 5.00 1.00 4.0010 5.00 0.50 4.50

標作圖由光密度最大值所對應的溶液的組成即是配合物的組成。注如考慮弱酸的電離平衡，則對表觀穩定常數要加以校正校正公式為ggK穩11 5.00 0.00 5.00酸效應系數。對磺基水楊酸，當pH時，lg=1。.2

其中：為表觀穩定常數為六．思考題．如果溶液中同時有幾種不同組成的有色配合物存在能否用本方法測定它們的組成和穩定常數？．用等摩爾數連續變化法測定配合物的組成時，為什么說溶液重金屬離子的摩爾數與配位體摩爾數之比正好與配離子2組成相同時，配離子的濃度為最大？．實驗中如果溫度有較大變化，對測得的穩定常數有何影響？．實驗中每個溶液的p值是否一樣，如果不一樣對結果有何影響？實驗二乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定一．實驗目的．掌握電導法測定反應速率常數的原理和方法．用圖解法驗證二級反應的特點．掌握電導率儀的使用方法二．實驗原理乙酸乙酯皂化反應是一個典型的二級反應HCHHHOCHH3 2 5 3 2 5反應速率方程為dxk(ax(bx)t

（）,b x t k式中：a分別表示兩反應物的初始濃度，表示經過時間后消耗的反應物濃度，表示反應速率常數。為了數據處理方便，設計實驗使兩種反應物的起始濃度相同，即a=,b x t kdxk(ax)2

（）1 x積分1 x-3- -kta(ax) （）（）式可知，只要測得時刻某一組分的濃度就可求得反應速率常數。測定該反應體系組分濃度的方法很多，例如，可用標準酸滴定測出不同時刻O離子的濃度。本實驗使用電導率儀測量皂化反應進程中體系電導隨時間的變化，從而達到跟蹤反應物濃度隨時間變化的目的隨著乙酸乙酯皂化反應的進行溶液中導電能力強的O離子逐漸被導電能力弱的CCO-3- -+離子取代，N離子濃度不發生變化，而CCO和O不具有明顯的導電性，所以溶液的電導逐漸減小，故可以通過反應體系電導的變化來度量反應的進程。3 25 25+0 t ∞ 0t a∞ ta -x)令L和L分別表示反應起始時反應時間時和反應中了時反應體系的電導0 t ∞ 0t a∞ ta -x)L是濃度為的CCOONa的電導，L是濃度為(a的Na液與濃度為x的CCOONa的電導之和。由此可得到下列關系式：3 3（）LLaxx（）t 0 aa由（）式可得：將（）式代入（）式，得：

LLxaL0LtLLLLL0LtLLtLt10Lttakt

（）（）（）tLLL LtL由（）和（）式可以看出，以L0Lt對作圖，或以t對0tt作圖均可得一條直線，由直線斜率可求得速率常數，t 后者無需測得值。若在不同得溫度下測得反應速率常數，則可根據Arrhusln （）kaTT)2ln （）1 121 12求得反應的活化能E。

lnka1RT

（）3三．儀器與試劑玻璃恒溫水浴套；DDS率儀套；秒表塊；電導池個；移液管(20mL)2-1 -容量瓶(100錐形瓶(150皂化池3個。CCOH分析純；0.0ola標準溶液；0.mL1Na溶液。 3 -1 -四．實驗步驟-13 25．0.01moCHL-13 25-1-1先計算配制0.L乙酸乙酯10乙酸乙酯的質量。在10瓶中加入20.，用分析天平準確稱重，然后用滴管滴入比計算量略重的乙酸乙酯，加水至刻度，混合均勻后倒入干燥的錐形瓶中，再準確計算所稱重量的乙酸乙酯配成0.012L液所需的體積，不足水量用刻度-1-12 3 253空氣中的C會溶入蒸餾水和配制的Na液而使溶液濃度發生改變。CCO溶液久置會緩慢水解。而水解產物之一CCO部分消耗Na，所以，本實驗所用2 3 2530．L測定⑴．按電導率儀說明書校正儀器0-1⑵．取適量0.012LNa液放入干凈的皂化池中，將電極插入塞好，置于恒溫水浴槽中，恒溫1分鐘左右-1定其電導率，直至穩定不變時為止，即為2℃時的L．L測定0t3 25-1 -1取20.00mL0.0CO液和20.00mL0.01別注入皂化池中。將電極插入，置于恒溫槽恒溫約10后搖動使兩種溶液混合搖動的同時打開秒表計時作為反應起始時間由計時開始在第2mm，n6m，8m，105050t3 25-1 -1．調節恒溫槽溫度在3±0.℃重復上述步驟測定其L和L．實驗結束后，將電極浸泡在蒸餾水中。0t五．數據處理．將實驗數據記錄于下表：室溫： 大氣壓 25

(：L0

(：L0

35t L

(0-t)/t t

L

(-)/t0t ．以L對(L0L)t．計算反應活化能 六．思考題．反應進程中溶液的電導為什么發生變化？-1．為什么L0可以認為是0.012LNa液的電導？．本實驗為何采用稀溶液，濃溶液可否-1實驗三電導法測定弱電解質的電離常數一．實驗目的．掌握用電導率儀測定醋酸的電離平衡常數的方法。．通過實驗了解溶液的電導，摩爾電導率，弱電解質的電離度，電離平衡常數等概念及它們相互之間的關系。．學會電導率儀的使用方法。二．實驗原理+–cc弱電解質如醋酸，在一般濃度范圍內，只有部分電離。溶液中存在如下電離平衡：HAc =+HAc+–cc(–α)α α cc c c+ –0其中為醋酸的起始濃度，α為電離常數，故(–α、α、各為H及A的平衡狀態下的濃度。如果溶液是理想的，并設為單位濃度，在一定溫度下，可得到Hc c c+ –04 K$

[H[ 2cc$1)0R l根據電離理論，弱電解質的α隨溶液的稀釋而增加，當溶液無限稀釋時α→，即弱電解質趨近于全部電離。當溫度一定時，弱電解質溶液在各種不同濃度時，電離度α只與在該濃度時所生成的離子數有關，因此可通過測量在該濃度所生成的離子數有關的物理量，如p值、電導率等來測定α。本實驗是通過測量不同濃度時溶液的電導率來計算α和0R l–1A電導定義為電阻的倒數其單位為?或（西門子對于金屬導體電（的數值和電阻（ρ體的長導體的截面積（）關系為–1ARlA按照電導定義則有：GkAlk l A2–1 –1 –1其中κ稱為電導率或比電導，與電阻率ρ互為倒數。的物理意義是長為1，截面積為1的導體的電導，所以它的單位可以寫成k l A2–1 –1 –1m金屬是靠自由電子導電的，但對于電解質溶液是靠正、負離子的遷移來完成導電任務的。電解質溶液的電導率不僅與溫度有關，而且與該電解質溶液的濃度有關，所以若用電導率來衡量電解質溶液的導電能力就不合適了。這樣，就提出了摩爾電導率λ的概念含有1m解質的溶液置于相距為1的兩個平行電極之間該溶液的電導稱為摩爾電導（λmkkm。摩爾電導率λ與的關系為：mckkmc–3(式中為電解質溶液的摩爾濃度（單位為m?l。根據柯爾烏施的離子移動定律，在無限稀釋的溶液中，正、c–3 MN型的電解質，可以寫出如下 m m,m,即無限稀釋溶液的摩爾電導率（）為無限稀釋的溶液中兩種離子的摩爾電導率之和。m對于無限稀釋的1電解質如醋酸溶液來說，則有： m m,m,m ,+ ,- ( )根據電離學說，在一般濃度的弱電解質（例m ,+ ,- ( )m m, m,在弱電解質溶液中，離子的濃度較小，離子之間的相互作用也較小，因此可近似地認為弱電解質離子的摩爾電導（λ ,+ ,-mm）與無限稀釋溶液中的離子摩爾電導（m,和m,）相等，即mm。由(和(得： ,+ ,-mc將(代入(得：K$c$(2)mmmcm m因此，可通過測定HAc電導率κ代入(求得λ；則由查表得到，再將λ、代入(、(，求得αmm m和。mc1 1一般地，將(mc1 1ccm mm mc$K$(ccm mm m-1如以λm對λ/作圖截距的倒數即為由直線的斜率即可求得由λ、可以求得各濃度下的電離度α-1三．儀器與試劑-1-1電導率儀（DDS恒溫槽；溫度計；50式滴定管支；50杯只；50量瓶及50品管各支。HAc液；0.1002L的a溶液；0.01L鉀標準溶液；酚酞指-1-15四．實驗步驟-1 -1-1．配制100mL約0.1lHAc液，以酚酞為指示劑，用0.1002L的a溶液進行標定。．分別吸取0.10L的醋酸標準溶液25、20、15、10、52置于5-1 -1-1釋至刻度。-1-1．調節恒溫槽溫度2℃±0，將盛有0.01L鉀標準溶液和40mL0.0Hol瓶分別置于恒溫槽內，恒溫20-1-1．從蒸餾水中取出鉑黑電極，用濾紙吸干電極上的水（切勿觸及鉑黑，插到氯化鉀標準溶液中，用此溶液對電導率儀的進行標定。-1 -1已知25℃的0.01L鉀標準溶液電導率為14μ-1 -1．重復步驟，在25℃定各濃度醋酸溶液的電導率。測量時無需用蒸餾水洗滌電極，只要用濾紙吸干殘液即可繼續進行測量。．測定電導水在2℃時的電導率。．實驗完畢，切斷電源。將電極浸泡在電導水中。五．數據處理-1．0.1lHAc液的標-1表1.的標定結果次數 1 2 3 平均移取H液體積（m）消耗Na液體積（m）HAc液的濃度（mo/Lk k．各濃度H液電導測定k km m mk k c0取V釋到50算出稀釋后的濃度(H據實驗測定的電導水及各溶液的電導率按照（H=溶液)-（水）計算（H、λ(Hλ(Hλ(HAc)/入表m m mk k c02V(H（m）m m mk k c0-3 -1 -1 2 -1 2 -1- 2 -1-1表2電導率測定結果 電導水的電導率κ(O)/2V(H（m）m m mk k c0-3 -1 -1 2 -1 2 -1- 2 -1-1(m2l)(2m)(2m)(2m2mo)(2m2mo)1(2m2mo)1m mcc．以λ-對λ/作圖，截距的倒數即為，由直線的斜1m mcc．六．思考題．什么叫溶液的電導、電導率和摩爾電導率？2影響摩爾電導率的因素有哪些？3電離平衡常數主要與哪些因素有關？實驗四蔗糖轉化反應速率常數的測定一．實驗目的．了解蔗糖轉化反應體系中各物質濃度與旋光度之間的關系。．測定蔗糖轉化反應的速率常數和半衰期。．了解旋光儀的基本原理，掌握其使用方法。二．實驗原理蔗糖轉化反應為:1222112 6126 6126+CHO+（蔗糖）→H（葡萄糖）+HC（果糖）（）為使水解反應加速，常以酸為催化劑，故反應在酸性介質中進行。由于反應中水是大量的，可以認為整個反應中水的濃度基本是恒1222112 6126 6126+lnCtnC （）A0 0式中，為反應速率常數;為時間時的反應物濃度。C為反應物的初始濃度。當C=1可用t表示，即為反應的半衰期。由(可得：A 0 01/2t=0.693/k（）溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質的種類、濃度、溶劑的性質、液層厚度、光源波長及溫度等因素有關。為了比1/2各種物質的旋光能力，引入比旋光度的概念。比旋光度可用下式表示：6T10D

（）式中，α為℃,源線時的比旋光度：α為旋光度：為液層厚度(d：為濃度(g/1條件不變時，旋光度α與濃度成正比。即：α=式中的是一個與物質旋光能力、液層厚度、溶劑性質、光源波長、溫度等因素有關的常數。在蔗糖的水解反應中，反應物蔗糖是右旋性物質，產物中葡萄糖也是右旋性物質，產物中的果糖則是左旋性物質。它們的旋光能力不同，三者在2℃鈉線光源的比旋光度分別為66°、52°、91°；故可以利用體系在反應過程中旋光度的變化來衡量反應的進程。因此，隨著水解反應的進行，右旋角不斷減小，最后經過零點變成左旋。旋光度與濃度成正比，并且溶液的旋光度為各組成的旋光度之和。若反應時間為，∞時溶液的旋光度分別用α表示。則:（）KC0.KC0.KCKC00)t（）0 1 A 2 A 1 A 2 A A 0 0 0CAKKK'0.CAKK') （）01 2 1 2 代入一級反應 （）ln( )t( )0（）t可見，測定出一系列α-數據，再測出α，以lα(α對作圖為一直線，由該直線的斜率即可求得反應速率t常數，進而可求得半衰期t。 ∞ t ∞三．儀器與試劑 1/