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 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 23

32⋅⋅=- （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： 将（3）代入后可得：

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。

加入一半碘液时开始按下秒表计时，1＃、3＃大约每隔1min 记一组数据，其他组每隔30s 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：

=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。