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丙酮碘化反应思考题答案

【篇一：丙酮碘化反应】

3-29

t=286.15k p=85.02kpa

一、实验目的

1.根据实验原理由同学设计实验方案，包括仪器、药品、实验步骤

等2.测定反应常数k、反应级数n、活化能ea 3. 通过实验加深对复

杂反应的理解

二、实验原理

丙酮碘化反应是一个复杂反应，其反应式为：

实验测定表明，反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。反应式中包含产物，故本反应是自催化反应，其动力学方程式为：

2

2

式中 c 为各物质浓度（mol/l ）,k 为反应速率常数或反应比速，指数

为反应级数n。丙酮碘化反应的反应机理可分为两步：

第一步为丙酮烯醇化反应，其速率常数较小，第二部是烯醇碘化反应，它是一个快速的且能进行到底的反应。用稳态近似法处理，可以推导证明，当k2ch+k3ci 时，反应机理与实验证明的反应级数相

符。

2

丙酮碘化反应对碘的反应级数

是零级，级碘的浓度对反应速率没有影响，原来的速率方程可写成

2

2

+

+ 似视为常数，积分上式

的：

2

ci 以对t 作图应为直线。与直线的斜率可求得反应速率常数k 及反应级数n。

2

在某一指定的温度下，进行两次实验，固定氢离子的浓度不变，改

变丙酮的浓度，使其为ca=mca ，根据

2

1

2

若测得两次反应的反应速率，即求得反应级数p。用同样的方法，

改变氢离子的浓度，固定丙酮的浓度不变，也可以得到对氢离子的

反应级数r。

若已经证明：p=r=1 ，q=0 ，反应速率方程可写为：-dci/dt=kcach+

在大量外加酸存在下及反应进程不大的条件

2

下，反应过程的氢离子可视为不变，因此，反应表现为准一级反应

或假一级反应：-dci/dt=kca 式中k=k ch+ ，

2

k 为与氢离子浓度有关的准反应比速。

设丙酮及碘的初始浓度为ca0 、ci0. 侧有：ca= ci0- （ci0- ci ）由数

学推导最终可得：

2

2

2

2

ci= - ca0 kt+ ca0c+ ci0

2

2

若在不同的时刻t，测得一系列ci ，将其对t 作图，得一直线,斜率

为- ca0 k ，即可求得k 的值。在不同的氢离

2

子浓度下，k’值不同。

分光光度法，在550 nm 跟踪i2 随时间变化率来确定反应速率。

三、仪器及药品

721 分光光度计 1 套丙酮标准液(2.000mol*l-1)

秒表 1 块hcl 标准液(1.000mol*l-1) 碘瓶（50ml ）6 个i2 标准液

(0.01mol*l-1) 刻度移液管（20ml ）5 支

四、实验步骤

1.仪器准备：实验前先打开光度计预热。

2.标准曲线法测定摩尔吸光系数。（每组配一种浓度，共 5 个浓度，在一台仪器上测出吸光度，数据共享）

3. 丙酮碘化过程中吸光度的测定：迅速混合，每隔 1 分钟记录光度计读数，记录至少15 分钟。记住先加丙酮、碘，最后加盐酸！

注意事项：比色皿的拿法和清洗；测量碘溶液标准曲线由低到高；

移液管的使用：不要吹掉最后一滴；标准曲线法测定摩尔吸光系数，（每组配一种浓度，共 5 个浓度，在一台仪器上测出吸光度，数据

共享）；锥形瓶上的体积是粗刻度，要以移液管所取的体积为准；

溶液数目多，制备溶液时防止加错体积。

五、实验数据处理

摩尔吸光系数的测定

r1=3.226e-5mol*l-1*min-1 ，r2=2.899 e-5 mol*l-1*min-1

r3=5.840e-5mol*l-1*min-1 ，r4=2.940e-5 mol*l-1*min-1

r=-dca/dt=-dci/dt=kca1.013 ci0.86ch+0.02

2

2

2

2

同初始浓度的反应速率常数，求其平均值

2

k1= 8.065 e-4dm3*mol-1*min-1 ，k2=7.248e-4dm3*mol-1*min-1

k3=7.300e-4dm3*mol-1*min-1 ，k4=7.35 e-4dm3*mol-1*min-1 k(average)=7.491 e-

4dm3*mol-1*min-1

六、思考题

1.动力学实验中，正确计算时间是很重要的实验关键。本实验中，

将丙酮溶液加入盛有i2 和hcl 溶液的碘瓶中时，反应即开始，而反

应时间却以溶液混合均匀并注入比色皿中才开始计时，这样做对实

验结果有无影响，为什么？

理论上有影响，但实际上几乎没有影响，理论系统误差小于千分之

一。而且反应刚开始会有很多不确定因素—反应液是否完全混匀、生成中间体浓度需要多长时间达到稳态近似法处理的条件d[m]/dt=

0 等。

2.本实验对于丙酮溶液和hcl 的初始浓度相对于i2 的初始浓度有何

要求？为什么？

2

chci2 及反应进程不大的条件下进行实验，可认为ca、ci 是不变的，反应速率恒定，i2 浓度过高可能发生多

+

2

元碘化。