丙酮碘化反应的速率方程实验报告

实验五 丙酮碘化反应的速率方程
一． 实验目的
1．
掌握用孤立法确定反应级数的方法；
2． 测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数； 3．
通过本实验加深对复杂反应特征的理解。

二． 实验原理
孤立法，即设计一系列溶液，其中只有某一种物质的浓度不同，而其他物质的浓度均相同，借此可以求得反应对该物质的级数。

同样亦可得到各种作用物的级数，从而确立速率方程。

丙酮碘化是一个复杂反应，其反应式为
CH 3
C
O
CH 3+I 2
CH 3
C
CH 2I O +H ++I -H +
设丙酮碘化反应速率方程式为：
z
I y HCL x COCH CH I C C kC dt
dC 2
332⋅⋅=-
（1） 式中k 为反应速率常数，指数x 、y 、z 分别为丙酮，酸和碘的反应级数。

将该式取对数后可
得：
2332
lg lg lg lg lg I HCL OCH CH I C z C y C x k dt
dC +++=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛- （2） 在上述三种物质中，固定其中两种物质的浓度，配置第三种物质浓度不同的一系列溶液，则反应速率只是该物质浓度的函数。

以lg(-dC 碘/dt)对该组分浓度的对数作图，所得直线即为该物质在此反应中的反应级数。

同理，可得其他两个物质的反应级数。

碘在可见光区有很宽的吸收带，可用分光光度计测定反应过程中碘浓度随时间变化 的关系。

按照比尔定律可得：
20lg lg A I abC I I T =⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-=-= （3） 式中A 为吸光度，T 为透光率，I 和I 0分别为某一特定波长的光线通过待测溶液和空白溶液
后的光强，a 为吸光系数，b 为样品池光径长度，以A 对时间t 作图，斜率为ab(-dC 碘/dt).测得a 和b ，可算出反应速率。

若C 丙酮≈C HCl ﹥﹥C 碘 ，发现A 对t 作图后得一直线。

显然只有在(-dC 碘/dt)不随时
间改变时才成立，意味着反应速率与碘的浓度无关，从而得知该反应对碘的级数为零。

当控制碘为变量时，反应过程中可认为丙酮和盐酸的浓度不变，又因为z 为0，则由（2）积分可得：
）（酸丙碘碘12y
x
21t C C t kC C -=-
将（3）代入后可得：
y
x C ab t t A k 酸丙）（
C 1
1A 1221*
*--= 三． 仪器与试剂
722分光光度计 1套 丙酮标准液 (2.mol ·dm -3
)
超级恒温槽 1套 HCl 标准液 (1.9355mol ·dm -3
)
秒表 1块 I 2标准液 (0.01 mol ·dm -3
) 容量瓶（25ml ） 7个 刻度移液管（5 ml ） 各3支
四． 实验步骤
1．打开分光光度计，将波长调至470nm 处；
2．用蒸馏水作为参比溶液，反复将分光光度计调整0T 、100T ； 3．用分光光度计测量ab 的数值以便于算出反应速率；即测0.001mol/l 碘液的吸光度； 4．按表中各物质用量配置溶液，分别测其吸光度随时间的变化数值。

记一组数据。

记第一组数据的时间尽量控制在1min 之内。

五．实验数据记录及处理
1、 系列溶液的吸光度随时间t 的变化：(测试波长为470nm) (T=21.5℃
P=1018.8hp)
2、ab值的测定：
注：ab=A/C碘=0.289/0.001=289
六．数据处理
1．系列溶液的吸光度A随时间t的变化曲线：
0.18
0.200.220.240.260.280.300.32
0.34
t/s
A
t/s
A
0.25
0.300.350.40
0.45
0.50
0.55
A
t/s
0.26
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
t/s
A
150
200
250
300
350
400
450
500
550
0.12
0.140.160.180.200.220.24
0.260.28
0.30t/s
A
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0.26
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
t/s
A
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
t/s
A
-6.15
-6.10-6.05-6.00-5.95-5.90-5.85-5.80l g (斜率/-a b )
lgC 丙酮
-6.20
-6.15-6.10-6.05-6.00-5.95-5.90
-5.85-5.80-5.75l
g (斜率/-a b )
lgC 酸
-3.00
-2.95
-2.90
-2.85
-2.80
-2.75
-2.70
-2.65
-6.00
-5.99
-5.98
-5.97
-5.96
-5.95
-5.94
l g (斜率/-a b )
lgC 碘
<k>=1/7(k1+k2+k3+k4+k5+k6+k7)= 2.24735E-05
故可得丙酮碘化的速率方程为：
-dC碘/dt=2.24735×10-5C丙0。

84441C酸1。

04364C碘0。

04428
七、结果分析
1、经过作图后可知，在丙酮碘化反应中反应速率对丙酮、氢离子、碘的反应级数分别为
1、1、0。

该反应的总级数为2.，是一个二级反应。

2、误差分析：（1）在配液时，用洗瓶定容不是很准确，而且用移液管移液也会有误
差，最终导致浓度有误差。

（2）我们的第一个数据的时间都是两分多钟，没能在一分钟左右测得
第一个数据，没有记下能反映实验现象的最佳数据。

（3）在测量吸光度时，用用秒表计时，由于主观原因时间的记录也存
在误差，同时也存在仪器误差。

八、实验小结
本次实验操作比较简单，就是由于第一组数据的时间限制，如果人数不够的话可会手忙脚乱。

同时组员之间要配合好，注意记录时间和吸光度。

实验总体来说还算比较成功，速率常数的数量级为10-5，反应级数与理论值也比较相符。

但确定对碘的反应级数的三组数据结合在一起作图误差较大，其相关系数仅有0.23592。

不知是什么原因，看了其他同学的处理结果也有类似情况。

这次的实验进一步巩固了对分光光度计操作步骤，再一次加深了对吸光度与浓度之间关系的理解，对动力学也有了初步的认识和理解，但主要是通过对实验数据的处理知道了Origin作图软件和Excel的使用方法，在以后的实验中可以利用计算机，使数据处理更简便，实验结果更准确。

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