丙酮碘化反應(yīng)的速率方程

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：丙酮碘化反應(yīng)的速率方程姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：同組： 時(shí)間：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用孤立法確定反應(yīng)級(jí)數(shù)的方法。2、測(cè)定酸催化作用下丙酮酸碘化反應(yīng)的速率常數(shù)。3、通過本實(shí)驗(yàn)加深對(duì)復(fù)雜反映特征的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理 大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是由若干個(gè)基元反應(yīng)組成的。這類復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)活度之間的關(guān)系大多不能用質(zhì)量作用定律預(yù)示。以實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定反應(yīng)速率和反應(yīng)物活度的計(jì)量關(guān)系，是研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。對(duì)復(fù)雜反應(yīng)可采用一系列實(shí)驗(yàn)方法獲得可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并據(jù)此建立反應(yīng)速率方程式，以其為基礎(chǔ)，推測(cè)反應(yīng)的機(jī)理，提出反應(yīng)模式。孤立法是動(dòng)力學(xué)研究中常用的一種方法。設(shè)計(jì)一系列溶液，其中只有某一物質(zhì)的濃

2、度不同，而其他物質(zhì)濃度均相同，借此可以求得反應(yīng)對(duì)該物質(zhì)的級(jí)數(shù)。同樣亦可以得到各種作用物的級(jí)數(shù)，從而確立速率方程。丙酮碘化反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)，其反應(yīng)為： 在實(shí)際操作中，一定濃度范圍內(nèi)，通?？梢杂梦镔|(zhì)濃度替代活度表示某一物質(zhì)對(duì)反應(yīng)速率的影響，假設(shè)上述反應(yīng)的反應(yīng)常數(shù)方程為： 式中：r為丙酮碘化的反應(yīng)速率，k為反應(yīng)速率常數(shù)，指數(shù)X、Y和Z分別為丙酮，酸和碘的分級(jí)數(shù)。按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律，某指定波長(zhǎng)的光通過碘溶液后的光強(qiáng)為I，通過蒸餾水后的光強(qiáng)為I0，則透光率可表示為: A=- 以A對(duì)時(shí)間t作圖，其斜率為ab，若已知a和b，則可計(jì)算出速率方程。若C丙酮 C酸»C碘

3、則值對(duì)t關(guān)系為一條直線，故有 C碘1-C碘2=(t2-t1)k=··  由兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度的速率常數(shù)，就可以根據(jù)阿累尼烏斯(Arrhenius)關(guān)系式估算反應(yīng)的活化能。   3、 儀器和試劑722型光柵分光光度計(jì) 超級(jí)恒溫水浴容量瓶（25ml） 3個(gè) 移液管（5ml，刻度） 3支燒杯（50ml） 丙酮溶液（2.00ml/L） 鹽酸溶液（2.00ml/L） 碘溶液（0.02ml/L）四、實(shí)驗(yàn)步驟 恒溫準(zhǔn)備、配置溶液分光光度計(jì)校正側(cè)吸光系數(shù)a測(cè)反應(yīng)溶液的A-t1、 恒溫準(zhǔn)備、配置溶液 丙酮溶液（2.00ml/L）、鹽酸溶液（2.00ml/L）、碘溶液（0.

4、02ml/L）將超級(jí)恒溫水浴溫度調(diào)至25±0.1。2、 分光光度計(jì)校正在1cm比色皿樣品池中裝2/3的蒸餾水。將波長(zhǎng)調(diào)節(jié)盤調(diào)到520nm處，合上蓋板，選擇透射模式，調(diào)節(jié)拉桿位置到調(diào)零檔，按下0%T使讀數(shù)顯示0.00。調(diào)節(jié)拉桿位置使裝有蒸餾水的比色皿進(jìn)入光路，用100%T按鍵使讀數(shù)顯示1.00。測(cè)量時(shí)，選擇檔調(diào)至吸光度（A）模式。3、 測(cè)吸光系數(shù)a將裝有蒸餾水的洗瓶和碘溶液置于恒溫水浴中恒溫。在一定濃度范圍內(nèi)，配置碘溶液，測(cè)量其吸光度，根據(jù)A=abc計(jì)算出ab值。4、 測(cè)反映溶液的A-t 將裝有丙酮溶液的磨口瓶、一定體積的鹽酸溶液和碘溶液的容量瓶置于恒溫水浴中恒溫。待溶液恒溫后，在容量

5、瓶中移入已經(jīng)恒溫的一定體積的丙酮溶液，加入已恒溫的蒸餾水，稀釋至刻度。迅速混勻后，計(jì)時(shí)，并盡快倒入池中讀數(shù)。之后，每隔15秒讀數(shù)一次，保證在吸光度回到0.100之前能均勻采得10點(diǎn)以上。5、 數(shù)據(jù)處理1、 通過已知濃度的碘溶液求的ab值。碘溶液濃度C0.0024吸光度A0.401a167.08所以：ab = 168.08反應(yīng)序號(hào)1234反應(yīng)溫度25252525丙酮酸2242鹽酸2224碘溶液1.531.51.5t/min吸光度A吸光度A吸光度A吸光度A0.000.2170.3890.1850.2010.330.2170.3870.1780.1920.660.2140.3850.1700.182

6、1.000.2110.3830.1630.1701.330.2070.3800.1580.1631.660.2050.3790.1530.1582.000.2020.3750.1460.1502.330.1990.3720.1410.1432.660.1960.3680.1350.1373.000.1930.3650.1290.1313.330.1900.3620.1240.1263.660.1880.3600.1180.1184.000.1850.3560.1130.1134.330.1820.3480.1070.1064.660.1790.3470.1010.1012、 各個(gè)反應(yīng)溶液的吸光

7、度值A(chǔ)對(duì)時(shí)間t作圖，求得其反應(yīng)速率。反應(yīng)序號(hào)5反應(yīng)溫度35丙酮酸2鹽酸2碘溶液1.5t/min吸光度A00.1880.250.1830.50.1790.750.17710.1731.250.1701.50.1671.750.16420.1612.250.1582.50.1532.750.15030.1483.250.145A-t數(shù)據(jù)記錄：A-t圖：反應(yīng)1 由圖可得其線性方程為：A=-0.00851×t + 0.21883則其斜率為：-0.00851所以 r1 = 斜率/-ab =-0.00851/160.08=5.316×10-5反應(yīng)2由圖可得其線性方程為：A= -0.00

8、915×t + 0.39172則其斜率為：-0.00915所以 r2 = 斜率/-ab =-0.00915/160.08=5.716×10-5反應(yīng)3 由圖可得其線性方程為：A= -0.01758 * t + 0.18236則其斜率為：-0.01758所以 r3 = 斜率/-ab =-0.01758/160.08=1.098×10-4反應(yīng)4 由圖可得其線性方程為：A= -0.02087 * t + 0.19469則其斜率為：-0.02087所以 r4= 斜率/-ab =-0.02087/160.08=1.304×10-4反應(yīng)5 由圖可得其線性方程為：A=

9、-0.01299 * t + 0.18654則其斜率為：-0.01299所以 r5= 斜率/-ab=-0.01299/160.08=8.115×10-53、 根據(jù)速度求x，y，z及k。因?yàn)樵赥為25時(shí)： r1=5.316×10-5 r2=5.716×10-5r3=1.098×10-4 r4=1.304×10-4所以：x = 1，y = 1， z = 0根據(jù)k =··得到：反應(yīng)1:k1=(0.217-0.179)/(4.66×60×168.08×0.16×0.16)=3.159×

10、;10-5反應(yīng)2:k2=(0.389-0.347)/(4.66×60×168.08×0.16×0.16)=3.491×10-5反應(yīng)3:k3=(0.185-0.101)/(4.66×60×168.08×0.32×0.16)=3.491×10-5反應(yīng)4:k4=(0.182-0.106)/(3.67×60×168.08×0.16×0.32)=4.016×10-5所以k = （k1+k2+k3+k4）/4=3.540×10-5當(dāng)T=35時(shí)： k

11、 = 5.125×10-54、 根據(jù)不同溫度的速率常數(shù)k，計(jì)算丙酮碘化反應(yīng)的活化能Ea因?yàn)椋?所以: Ea=8.314×298×308×ln(5.125×10-5/3.540×10-5)/(308-298)= 2.8×103 J六、思考題 問：動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，正確計(jì)算時(shí)間是很重要的步驟。本實(shí)驗(yàn)中，從反應(yīng)物開始混合到開始讀數(shù)，中間有一段不短的操作時(shí)間，這對(duì)實(shí)驗(yàn)有無影響？答：理論上有影響，但實(shí)際上幾乎沒有影響，理論系統(tǒng)誤差小于千分之一。而且反應(yīng)剛開始會(huì)有很多不確定因素反應(yīng)液是否完全混勻、生成中間體濃度需要多長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到穩(wěn)態(tài)近似法處理的條件dM/dt= 0 等。且因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是依據(jù)c（I3-）- t 取得反應(yīng)速率k的。而在實(shí)驗(yàn)條件下， c（I3-）- t為一條直線，故計(jì)時(shí)稍晚，實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)是正確實(shí)驗(yàn)條件下的部分，但其仍為直線，直線的斜