實驗十九 丙酮碘化反應速率方程的確定

1、實驗十九 丙酮碘化反應速率方程的確定一、實驗目的1 掌握微分法確定反應級數(shù)的方法2 加深對復雜反應特征的理解3 了解分光光度法在化學動力學研究中的應用，掌握分光光度計的使用方法二、實驗原理化學反應速率方程的建立是化學動力學研究的一個重要內(nèi)容。通過實驗測定不同時刻的反應物濃度，獲得一系列數(shù)據(jù)，應用作圖法、嘗試法、半衰期法和微分法等方法以確定反應級數(shù)和速率常數(shù)。有了這些數(shù)據(jù)就可以確定有關反應的速率方程。對于較復雜的反應級數(shù)確定常采用孤立濃度的微分法和改變物質(zhì)數(shù)量比例的微分法。丙酮碘化是一個復雜反應，其反應式為設丙酮碘化反應速率方程式為： （19.1）式中：r為丙酮碘化的反應速率，k為反應速率常數(shù)，

2、指數(shù)、和分別為丙酮，酸和碘的分級數(shù)。本實驗采用改變物質(zhì)比例的微分法，設計若干組實驗，若一組實驗保持丙酮和酸的濃度不變，將碘的濃度改變m倍測其反應速率，以確定碘的分級數(shù)。另一組實驗保持丙酮和碘的濃度不變，將酸的濃度加大m倍，可確定出酸的分級數(shù)。同法可確定出丙酮的分級數(shù)。所依據(jù)的計算公式為 （19.2）式中：nB為所求組分的分級數(shù)，ri 和rj為有關兩組實驗的反應速率，m為濃度改變的倍數(shù)。在一定條件下，丙酮碘化并不停留在一元碘化丙酮上，可能會形成多元取代，碘濃度較大時尤其如此。為了避免副產(chǎn)物的干擾，所以采用初始速率法，測定反應開始一段時間的反應速率。此外，實驗可設計碘的濃度遠小于丙酮和酸的濃度，這

3、樣不僅可避免多元取代的生成，而且在反應過程中，丙酮和酸的濃度可視為常數(shù)，在碘反應完之前，反應速率可視為常數(shù)。碘在可見光區(qū)有一個很寬的吸收帶，可以很方便的通過分光光度測定碘濃度隨時間的變化來量度反應進程。根據(jù)朗伯-比耳定律，碘溶液對單色光的吸收遵守下列關系式： （19.3）式中：T為透光率， I 和I0 分別為某一定波長的光線通過待測溶液和空白溶液后的光強，為摩爾吸光系數(shù)，b 為比色皿光徑長度。在一定條件下，和b為常數(shù)，以lgT對 t作圖，其斜率為，已知b，則可以算出反應速率常數(shù)。三、儀器與試劑722分光光度計 1套 丙酮標準液-1)超級恒溫槽 1套 HCL標準液-1)秒表 1塊 I2標準液-1

4、)碘瓶（50ml） 6個刻度移液管（20ml） 5支四、實驗步驟1 儀器準備 調(diào)節(jié)超級恒溫槽的溫度至25±0.05 調(diào)整分光光度計，將波長調(diào)至560nm。把比色皿的恒溫夾套放入暗箱內(nèi)，接通恒溫水。將裝有蒸餾水的比色皿（光徑長度為3cm）放到恒溫套內(nèi)置于光路中，調(diào)整光亮調(diào)節(jié)器，使微電計光點處于透光率“100” 的位置上。2 摩爾吸光系數(shù)的測定用移液管取10ml碘的標準液，注入50ml的碘瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，混合均勻后，置于恒溫槽恒溫10min，取碘瓶中溶液蕩洗比色皿3次后注滿，測其透光率。重復測定3次，取其平均值。每次測定前都必須用蒸餾水校正零點。3 丙酮碘化過程中透光率測定取4

5、個（14號）潔凈、干燥的50ml碘瓶，用移液管按表10-1的用量，依次加入碘溶液，HCl溶液和H2O，塞好瓶塞，將其充分混合。另取一碘瓶加入約50ml丙酮標準液與上述4瓶一起置于恒溫槽恒溫10min，取出1號瓶，用移液管加入恒溫過的丙酮標準液5ml，迅速搖勻，用此液蕩洗比色皿23次后注滿放入比色皿架，置于光路中，每隔 1分鐘讀一次數(shù)，直到取810個數(shù)為止。用同樣方法測定2、3、4號溶液在不同反應時間的透光率。每種溶液測定之前，需用蒸餾水校正零點。表-19-1 I2溶液 HCl溶液 H2O和丙酮溶液的用量碘瓶編號碘溶液(ml)HCl溶液(ml)H2O(ml)丙酮溶液(ml/p>

6、025531010201041052510五、數(shù)據(jù)記錄和處理1 將實驗數(shù)據(jù)填入表格室溫： 大氣壓： 恒溫槽溫度： 表-19-2 丙酮標準液濃度： 碘標準液濃度： HCl標準液濃度：時lgT 間 瓶 號 1 2 3 42 由（19.3）式計算3 用表中數(shù)據(jù)以lgT對時間作圖，求得四條直線，由各直線斜率分別計算反應速率r1，r2，r3，r44 由（19.2）式計算丙酮，酸和碘的分級數(shù)，建立丙酮碘化反應速率方程式。5 參照表（-19-1）的用量分別計算1、2、3、和4號瓶中丙酮和酸的初始濃度，再根據(jù)（19.1）式計算四種不同初始濃度的反應速率常數(shù)，求其平均值。六、思考題1 動力學實驗中，正確計算時間是很重要的實驗關鍵。本實驗中，將丙酮溶液加入盛有I2和HCl溶液的碘瓶中時，反應即開始，而反應時間卻以溶液混合均勻并注入比色皿中才開始計時，這樣做對實驗結(jié)果有無影響，為什么？七、參考文獻值1 =1,=1,=02 反應速率常數(shù)k(25)=2.86×10-5dm3.mol-1.s-1 k(27)=3.