苄醇在酸性高锰酸钾溶液中氧化反应的研究.doc

1996 年 12 月 第 11 卷 第 4 期 山 东 师 大 学 报 (自 然 科 学 版) Journal of Shando ng Normal U niversity ( Nat ural Science) Dec. 1996 Vol . 11 No . 4 苄醇在酸性高锰酸钾溶液中 氧化反应的研究 杨秀利1) 曹艳萍2) ( 济南联合大学化学系 ,250002 ,济南 ;第一作者 40 岁 ,男 ,副教授 ) 化学动力学是化学的主要领域之一〔1〕. 欲深入了解一个反应的历程 ,必须详细地研究反应的 动力学〔2〕. 对于多步反应 ,速度方程式描述反应速度和在速度决定步骤中涉及的反应物之间的关 系 ,从而可以估计速度决定步骤的反应历程〔3〕. 据此 ,我们对苄醇 CH2 O H 在酸性高锰酸 钾溶液中氧化反应的动力学进行了研究 ,得出了反应速度方程式 ,并提出了其可能的反应历程. 实验原理 苄醇过量时被酸性高锰酸钾的稀溶液氧化为苯甲醛 ,其反应式为 1 5 PhCH2 O H + 2M nO - + 6 H + 5 PhCHO + 2M n2 + + 8 H O 4 2 反应所采用的氧化剂高锰酸钾在 525 nm 的波长下有最大吸收〔4〕,而反应体系中的其它反应 物及产物在该波长下没有明显的吸收 . 所以 ,通过测定该波长下反应体系的吸光度的变化 ,可得知 高锰酸钾浓度的变化 ,从而得到反应速度. 当苄醇与氢离子的浓度大大过量时 ,用 In C 对 t 作图 ( C 为 t 时刻高锰酸钾的浓度) ,若得到一 条直线 ,则该反应为“准一级反应”〔5〕. 根据 Beer - L ambert 定律〔6〕A =εCb ,式中ε与 b 均为常数 , 所以用 ln A 代替 ln C 可获得同样的结果. 2 主要仪器与试剂 211 主要仪器 U V —265 型分光光度计 (日本岛津) ;超级恒温器 (重庆实验设备厂) 212 试 剂 所用试剂均为分析纯试剂 . 高锰酸钾溶液 ( C 为 410 ×10 - 3 mol·L - 1 ) : 将 63212 mg 高锰酸钾用适量蒸馏水溶解后 ,再用蒸馏水稀释至 1 000 ml . 苄醇的酸溶液 :取计算量的苄醇 、高氯酸溶于适量的 20 %醋酸溶液中 ,再用该醋酸溶液稀释至 刻度. 实验方法 分别取 5 ml 高锰酸钾溶液 、45 ml 一定浓度苄醇的酸溶液 ,在指定温度的恒温水浴中恒温后迅 速混合 (开始计时) ,反应在恒温下进行 ,在 525 nm 的波长下测量反应混合液在不同时刻 t 时的吸 3  411 ln A - t 曲线 各反应物的起始浓度分别为 : Co ( KM nO4 ) = 410 ×10 - 4 mol ·L - 1 ; Co ( PhCH2 O H) = 210 ×10 - 3 mol ·L - 1 ; Co ( H + ) = 0161 mol ·L - 1 , 分别 在 815 ℃、2315 ℃和 3415 ℃的温度下 ( ±011 ℃) 测量 ln A 随时间 t 的变化 ,绘制 ln A - t 曲线 ,见图 1 . 由图 1 可以看出 ,在各温度下 ln A 随时间 t 的变化曲线均 为直线 ,说明在该条件下该反应为准一级反应 ,反应速 度与高锰酸钾的浓度成正比 ,各直线斜率的负值为准 一级反应在相应温度下的速度常数 K1 (见表 1) . 表 1 在不同温度下的 K1 值 反应物的起始浓度 ( mol·L - 1) K1 ×102 ( min - 1) 温度 ( ℃) MnO - H + PhCH O H 4 2 Co ( KMnO4) = 410 ×10 - 4 mol·L - 1 Co ( PhCH2O H) = 210 ×10 - 3mol·L - 1 Co ( H + ) = 0161 mol·L - 1 815 2315 3415 01633 11513 21713 410 ×10 - 4 210 ×10 - 3 0161 3 分别在 815 ℃、2315 ℃和 3415 ℃的温度下的结果 。 412 苄醇的浓度与速度常数的关系 保持氢离子和高锰酸钾的起始浓度不变而只改变苄醇的 始浓度进行测定 ,结果见表 2 . 表 2 苄醇在不同起始浓度下的速度常数 ( 温度 :3415 ℃) 反应物的起始浓度 ( mol·L - 1) K1 ×10 2 ( min - 1) K3 (L 2·mol - 2·min - 1) MnO - H + PhCH2O H 4 110 ×10 - 3 210 ×10 - 3 410 ×10 - 3 11350 21713