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.mo l ·dm -3)

超级恒温槽 1套 HCl 标准液 (1.9355mo l ·dm -3) 秒表 1块 I 2标准液 (0.01 mo l ·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：

t/s

A

0.18

0.200.220.240.260.280.300.32

0.34

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

0.14

0.160.180.200.220.24

0.260.280.30t/s

A

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

-0.90

-0.85

-0.80

-0.75

-0.70

-0.65

-0.60

-0.55

-0.50

-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

-5.85-5.80-5.75

l 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