《实验十一丙酮碘化反应级数的测定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验十一丙酮碘化反应级数的测定（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1丙酮碘化反应级数的测定丙酮碘化反应级数的测定一、一、目的要求目的要求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。4. 掌握 722s 型分光光度计的基本原理及使用方法。二、二、实验原理实验原理大多数化学反应是复杂反应，其中包含了许多个基元反应，反应级数是根据实验的结果而确定的，并不能从化学计量方程式简单的利用质量作用定律推得。反应级数的确定是很重要的，它不仅告诉我们浓度是怎样影响反应速度，从而通过调整浓度来控制反应速度，而且可以帮助我们推测反应机理，了解反应真实过程。确定反应级数的方法通常有孤立法（微分法） 、半簑
2、期法、积分法，其中孤立法是动力学研究中的常用方法。本实验用孤立法确定丙酮碘化反应级数，从而确定丙酮碘化反应速率方程。酸催化的丙酮碘化反应是一个复杂反应，初始阶段反应为：+H-+ 33232CH COCH +ICH COCH I+I +H （丙酮） （碘化丙酮）H+是反应的催化剂，因丙酮碘化反应本身有 H+生成，所以，这是一个自催化反应。设反应动力学方程为：（1）2 +2I IHxyzdckc c cdtA式中：cA，分别为碘化丙酮（A） 、丙酮、碘、盐酸的浓度，molL-+Hc 2Ic1；x，y，z 分别代表丙酮、氢离子、碘的反应级数，为速率系数。将上式两边取k对数得：(2)2 +2I AIH
3、lglglglglgdckxcyczcdt从上式可以看出，反应级数分别是对、的偏, ,x y z2IlgdcdtAlgc+Hlgc 2Ilgc微分，如果用图解法，我们可以这样处理：在三种物质中，固定两种物质的浓度，2配制出第三种物质浓度不同的一系列溶液，以对该组分浓度的对数作图，2Ilgdcdt所得斜率即为该物质在此反应中的反应级数。因碘在可见光区有一个很宽的吸收带。而在此吸收带中盐酸、丙酮、碘化丙酮和氯化钾溶液则没有明显的吸收，所以可采用分光光度法直接观察碘浓度随时间的变化关系。根据朗伯比尔定律： 20 II1lglgIAbcT从而有： (3) 2IAbc式中：A 为吸光度，T 为透光率，I
4、 和 I0分别为某一波长的光线通过待测溶液和空白溶液的光强度， 为吸光系数，b 为比色皿厚度。测出反应体系不同时刻的吸光度，作 A-t 图，其斜率为：或 (4)2IdcdAbdtdt2I1dcdA dtab dt g如已知 和(b=1cm)，即可算出反应速率。b若反应物 I2是少量的，而丙酮和酸对碘是过量的，则反应在碘完全消耗以前，丙酮和酸的浓度可认为基本保持不变，即（本实验浓度范围：丙酮浓度 2AIHccc?为 0.10.4mol.L-1,氢离子浓度为 0.10.4 mol.L-1,碘的浓度为 0.00010.01 mol.L-1。 ） ，实验发现 A-t 图为一条直线，说明反应速率与碘的浓
5、度无关，所以，z=0，同时，可认为反应过程中和保持不变，对速率方程(1)两边积分得：Ac+Hc+2122IIA21Hxycckc ctt将代入上式并整理得：2IAbc因 A-t 图为直线，所以122111xy AHAAkttb c cgg2121AAdA ttdt(5)+AH11xydAkdtb c c gg三、三、 仪器和试剂仪器和试剂722s 型分光光度计 1 台；停表 1 块；恒温槽 1 台；50mL 容量瓶 7 个；5mL、10mL移液管各 3 支。丙酮溶液 2.00mol.L-1 盐酸 2.00mol.L-1 碘溶液 0.02mol.L-1 (含 2KI)3四、实验步骤四、实验步骤1
6、 调整分光光度计（1）将可见分光光度计波长调到 500nm 处，然后将恒温夹套的进水管接恒温槽的出水管，打开搅拌器进行搅拌，记录下恒温槽的水温。（2）用光径长为 1cm 的比色皿装蒸馏水，调透光率为 100%。 2. 测量.(1) 测定吸光系数用 50ml 容量瓶配制 0.001mol.L-1 碘水溶液，在 25恒温水浴中恒温 10min,用少量的碘水溶液洗涤比色皿两次，再注入 0.001mol.L-1 碘水溶液，测定吸光度 A 值，更换碘水溶液再重复测定二次，取平均值。(2) 反应溶液的配制及测定丙酮浓度不同的反应溶液：用移液管分别给 14 号 4 只干净的 50ml 容量瓶各注入 0.02
7、mol.L-1 碘水溶液5ml、2.00 mol.L-1盐酸溶液 5ml、 ，再注入适量蒸溜水，置于 25恒温水浴中恒温10min,另取一支移液管分别给 14 号 4 只 50ml 容量瓶依次加入已恒温 25的 2.00 mol.L-1丙酮溶液 2.5ml、5.0ml、7.5ml、10ml，加蒸溜水定容，混合均匀，测定不同时间的吸光度 A，每隔 30 秒读一个吸光度数据，直到取得 710 个数据为止。氢离子浓度不同的反应溶液：用移液管分别给 14 号 4 只干净的 50ml 容量瓶各注入 0.02mol.L-1 碘水溶液5ml，同时依次加入 2.00 mol.L-1 HCl 溶液 2.5ml、
8、5.0ml、7.5ml、10ml，再注入适量蒸溜水，置于 25恒温水浴中恒温 10min,以后，每个容量瓶依次加入 5ml 2.00 mol.L-1丙酮溶液, 加蒸溜水定容，混合均匀，测定不同时间的吸光度 A，每隔 30 秒读一个吸光度数据，直到取得 710 个数据为止。五、数据处理五、数据处理1.计算吸光系数由测定已知浓度碘溶液的吸光度值，填入下表,由(3)式计算吸光系数()。 2IaA bc测量次数123平均值 吸光度 A2.根据测得反应溶液不同时刻的 A 值，填入下表，画出 A-t 图CH+=0.1 mol.L-1 CI2=0.002 mol.L-1CA=0.1 mol.L-1CA=0.
9、2mol.L-1CA=0.3 mol.L-1CA=0.4 mol.L-1 t/sAt/sAt/sAt/sA4CA=0.1 mol.L-1 CI2=0.002 mol.L-1CH+=0.1 mol.L-1CH+=0.2 mol.L-1CH+=0.3 mol.L-1CH+=0.4 mol.L-1 t/sAt/sAt/sAt/sA2103.由 A-t 图和(4)式求出下表有关数值：CH+=0.20 mol.L-1 CI2=0.002 mol.L-1CAlgCAdA/dt(-dCI2/dt)lg(-dCI2/dt)0.1-0.20.30.4- CA=0.20 mol.L-1 CI2=0.002 mol
10、.L-1CH+lgCH+dA/dt(-dCI2/dt)lg(-dCI2/dt)0.10.20.30.454.作，其斜率分别是丙酮、氢离子22 +II AHlglglglgdcdcccdtdt和图的反应级数 x，y。5.计算丙酮碘化反应速率系数根据(5)式计算不同浓度反应溶液的值，然后取的平均值作为丙酮碘化反应速率ikik系数。 kCA(mol.L-1)CH+( mol.L-1)ab(cm)dA/dtKi平均值(K)六、思考题六、思考题1.本实验中，是将丙酮溶液加到盐酸和碘的混合液中，但没有立即计时，而是当混合物稀释至 50mL，摇匀倒入恒温比色皿测透光率时才开始计时，这样做是否影响实验结果?为
11、什么? 2.影响本实验结果的主要因素是什么?3.本实验中，丙酮碘化反应按几级反应处理，为什么？ 七、七、 扩展实验扩展实验测定丙酮碘化反应的活化能：测出两个不同温度下的丙酮碘化反应速率系数，就可以根据阿仑尼乌斯公式12,k k估算反应的活化能 Ea值。211211lnaEk kRTT八、八、 参考文献参考文献1 复旦大学等编，物理化学实验，高等教育出版社，北京，第三版，2004。2 南开大学化学元素系物理化学教研室编，物理化学实验，南开大学出版社，天津，1991。3 北京大学化学系物理化学教研室编，物理化学实验，北京大学出版社，北京，6第三版，1995。4东北师范大学等校编，物理化学实验，高等教育出版社，第二版，1989。
