丙酮碘化反應(yīng)思考題答案

1、丙酮碘化反應(yīng)思考題答案【篇一：丙酮碘化反應(yīng)】3-29t=286.15k p=85.02kpa一、實驗?zāi)康?.根據(jù)實驗原理由同學(xué)設(shè)計實驗方案，包括儀器、藥品、實驗步驟等2.測定反應(yīng)常數(shù)k、反應(yīng)級數(shù)n、活化能ea 3.通過實驗加深對復(fù)雜反應(yīng)的理解二、實驗原理丙酮碘化反應(yīng)是一個復(fù)雜反應(yīng)，其反應(yīng)式為：實驗測定表明，反應(yīng)速率在酸性溶液中隨氫離子濃度的增大而增大。反應(yīng)式中包含產(chǎn)物，故本反應(yīng)是自催化反應(yīng)，其動力學(xué)方程式為：22式中 c 為各物質(zhì)濃度（mol/l ） ,k 為反應(yīng)速率常數(shù)或反應(yīng)比速，指數(shù)為反應(yīng)級數(shù)n 。 丙酮碘化反應(yīng)的反應(yīng)機理可分為兩步：第一步為丙酮烯醇化反應(yīng)，其速率常數(shù)較小，第二部是烯醇碘化

2、反應(yīng)，它是一個快速的且能進行到底的反應(yīng)。用穩(wěn)態(tài)近似法處理，可以推導(dǎo)證明，當k2ch+k3ci 時，反應(yīng)機理與實驗證明的反應(yīng)級數(shù)相符。2丙酮碘化反應(yīng)對碘的反應(yīng)級數(shù)是零級，級碘的濃度對反應(yīng)速率沒有影響，原來的速率方程可寫成22+似視為常數(shù)，積分上式的：2ci 以對 t 作圖應(yīng)為直線。與直線的斜率可求得反應(yīng)速率常數(shù)k 及反應(yīng)級數(shù)n 。2在某一指定的溫度下，進行兩次實驗，固定氫離子的濃度不變，改變丙酮的濃度，使其為ca=mca ，根據(jù)212若測得兩次反應(yīng)的反應(yīng)速率，即求得反應(yīng)級數(shù)p。用同樣的方法，改變氫離子的濃度，固定丙酮的濃度不變，也可以得到對氫離子的反應(yīng)級數(shù)r。若已經(jīng)證明：p=r=1 ， q=0

3、，反應(yīng)速率方程可寫為：-dci/dt=kcach+在大量外加酸存在下及反應(yīng)進程不大的條件2下，反應(yīng)過程的氫離子可視為不變，因此，反應(yīng)表現(xiàn)為準一級反應(yīng)或假一級反應(yīng)：-dci/dt=kca 式中 k=k ch+ ，2k 為與氫離子濃度有關(guān)的準反應(yīng)比速。設(shè)丙酮及碘的初始濃度為ca0 、 ci0. 側(cè)有： ca= ci0- ( ci0- ci )由數(shù)學(xué)推導(dǎo)最終可得：2222ci= - ca0 kt+ ca0c+ ci022若在不同的時刻t,測得一系列ci,將其對t作圖，得一直線，斜率為 - ca0 k ，即可求得k 的值。在不同的氫離2子濃度下，k值不同。分光光度法，在550 nm 跟蹤 i2 隨時間

4、變化率來確定反應(yīng)速率。三、儀器及藥品721 分光光度計1 套丙酮標準液(2.000mol*l-1)秒表 1 塊 hcl 標準液 (1.000mol*l-1) 碘瓶( 50ml ) 6 個 i2 標準液(0.01mol*l-1) 刻度移液管(20ml ) 5 支四、實驗步驟1 .儀器準備：實驗前先打開光度計預(yù)熱。2 . 標準曲線法測定摩爾吸光系數(shù)。(每組配一種濃度，共5 個濃度，在一臺儀器上測出吸光度，數(shù)據(jù)共享)3. 丙酮碘化過程中吸光度的測定：迅速混合，每隔1 分鐘記錄光度計讀數(shù)，記錄至少15 分鐘。記住先加丙酮、碘，最后加鹽酸！注意事項：比色皿的拿法和清洗；測量碘溶液標準曲線由低到高；移液管

5、的使用：不要吹掉最后一滴；標準曲線法測定摩爾吸光系數(shù)，(每組配一種濃度，共5 個濃度，在一臺儀器上測出吸光度，數(shù)據(jù)共享)；錐形瓶上的體積是粗刻度，要以移液管所取的體積為準；溶液數(shù)目多，制備溶液時防止加錯體積。五、實驗數(shù)據(jù)處理摩爾吸光系數(shù)的測定r1=3.226e-5mol*l-1*min-1， r2=2.899 e-5 mol*l-1*min-1r3=5.840e-5mol*l-1*min-1， r4=2.940e-5 mol*l-1*min-1r=-dca/dt=-dci/dt=kca1.013 ci0.86ch+0.022222同初始濃度的反應(yīng)速率常數(shù)，求其平均值2k1= 8.065 e-4

6、dm3*mol-1*min-1 ， k2=7.248e-4dm3*mol-1*min-1 k3=7.300e-4dm3*mol-1*min-1， k4=7.35 e-4dm3*mol-1*min-1k(average)=7.491 e-4dm3*mol-1*min-1六、思考題1.動力學(xué)實驗中，正確計算時間是很重要的實驗關(guān)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(yīng)即開始，而反應(yīng)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？理論上有影響，但實際上幾乎沒有影響，理論系統(tǒng)誤差小于千分之一。而且反應(yīng)剛開始會有很多不確定因素 反應(yīng)液是否完全混

7、勻、生成中間體濃度需要多長時間達到穩(wěn)態(tài)近似法處理的條件dm/dt=0 等。2. 本實驗對于丙酮溶液和hcl 的初始濃度相對于i2 的初始濃度有何要求？為什么？2chci2 及反應(yīng)進程不大的條件下進行實驗，可認為ca、 ci 是不變的，反應(yīng)速率恒定，i2 濃度過高可能發(fā)生多+2元碘化。3. 本實驗結(jié)果表明碘的濃度對反應(yīng)速率有何影響？據(jù)此推測反應(yīng)機理。在碘的濃度不是低到不能發(fā)生反應(yīng)或高到引起其他效應(yīng)的的情況下，碘的濃度對反應(yīng)速率影響可以忽略，酸催化反應(yīng)機理：七、實驗討論1. 反應(yīng)產(chǎn)物對反應(yīng)速率有加快作用的反應(yīng)稱為自催化反應(yīng)。在自催化反應(yīng)中，反應(yīng)速率既受反應(yīng)物濃度的影響，又受反應(yīng)產(chǎn)物濃度的影響。在此

8、反應(yīng)中酸是反應(yīng)的催化劑，通常不加酸，因為只要反應(yīng)一開始，就產(chǎn)生酸hi ，此酸就可自動發(fā)生催化反應(yīng)，因此反應(yīng)還沒有開始時，有一個誘導(dǎo)階段，一但有一點酸產(chǎn)生，反應(yīng)就很快進行。自催化作用的特點是：1 反應(yīng)開始進行得很慢(稱誘導(dǎo)期)，隨著起催化作用的產(chǎn)物的積累反應(yīng)速度迅速加快，而后因反應(yīng)物的消耗反應(yīng)速度下降；2 自催化反應(yīng)必須加入微量產(chǎn)物才能啟動；3 自催化反應(yīng)必然會有一個最大反應(yīng)速率出現(xiàn)。2. 反應(yīng)第一步為丙酮烯醇化反應(yīng)，其速率常數(shù)較小，第二步是烯醇碘化反應(yīng)，它是一個快速的且能進行到底的反應(yīng)。烯醇碘化反應(yīng)是整個反應(yīng)的驅(qū)動力，使得反應(yīng)可以順利進行到底，而丙酮的烯醇化反應(yīng)是決速步驟。3. 丙酮一元碘化后

9、，由于引入的i 的 -i 效應(yīng)，使羰基氧上電子云密度降低，在質(zhì)子化形成烯醇比未碘化時要困難一些，在ca ci 及反應(yīng)不是太快的條件下反應(yīng)只會生成一元碘代丙酮。若是堿催化反應(yīng)，一元碘化后，24. 在鏈反應(yīng)或其它連續(xù)反應(yīng)中，由于自由基等中間產(chǎn)物極活潑，濃度低，壽命又短，可以近似地認為在反應(yīng)達到穩(wěn)定狀態(tài)后，它們的濃度基本上不隨時間而變化，即dm/dt= 0 (m 表示中間產(chǎn)物)，這樣的處理方法叫做穩(wěn)態(tài)近似法，實驗中反應(yīng)的中間體為烯醇負離子。反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的依賴關(guān)系為k = aexp ( - ea/ rt) ，由arrhenius 公式可近似計算實驗溫度下的反應(yīng)活化能ea。k(13 )= 7.49

10、1 e-4dm3*mol-1*min-1 根據(jù)經(jīng)驗溫度上升10反應(yīng)速率約增加一倍 1, k(23 C) Ql.49-3dm3*mol-1*min-1 由In(k1/k2)=ea(t2-t1)/t1t2r可以粗算得 ea100kj*mol -16. 從實驗中測得的吸光度第一個值在碘濃度一樣的情況下的下降趨勢說明，丙酮和碘在不加酸的條件下就開始反應(yīng)，粗算得未加酸時的反應(yīng)速率r=5.6e-6 mol*l-1*min-1 , 約為加酸后反應(yīng)速率的十分之一。9. 本實驗的理論系統(tǒng)誤差很小，可以忽略不計，導(dǎo)致實驗結(jié)果偏離理論值的原因主要是實驗的偶然誤差：分光光度計沒有恒溫裝置，實驗時間近一小時，無法消除環(huán)

11、境溫度變化對反應(yīng)速率的影響；儀器不穩(wěn)定等?！酒罕饣磻?yīng)】一、實驗?zāi)康模?1 ）通過實驗加深對復(fù)雜反應(yīng)特征的理解。（ 2）測定酸催化時丙酮碘化反應(yīng)的速率常數(shù)、活化能。（ 3）掌握722 型可見分光光度計的使用方法。二、實驗原理不同的化學(xué)反應(yīng)其反應(yīng)機理是不相同的。按反應(yīng)機理的復(fù)雜程度之不同可以將反應(yīng)分為基元反應(yīng)（簡單反應(yīng)）和復(fù)雜反應(yīng)兩種類型。簡單反應(yīng)是由反應(yīng)物粒子經(jīng)碰撞一步就直接生成產(chǎn)物的反應(yīng)。復(fù)雜反應(yīng)不是經(jīng)過簡單的一步就能完成的，而是要通過生成中間產(chǎn)物的許多步驟來完成的，其中每一步都是一個基元反應(yīng)。常見的復(fù)雜反應(yīng)有對峙反應(yīng)（或稱可逆反應(yīng)，與熱力學(xué)中的可逆過程的含義完全不同）。平行反應(yīng)和連

12、續(xù)反應(yīng)等。丙酮碘化反應(yīng)是一復(fù)雜反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：h+是催化劑，由于反應(yīng)本身能生成h+,所以，這是一個自動催化反應(yīng)。一般認為該反應(yīng)的反應(yīng)機理包括下列兩步：這是一個連續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)（1 ）是丙酮的烯醇化反應(yīng)，它是一個可逆反應(yīng)，進行得很慢。反應(yīng)（2）是烯醇的碘化反應(yīng)，它是一個快速且能進行到底的反應(yīng)。由于反應(yīng)（1 ）速率很慢，而反應(yīng)（2）的速率又很快，中間產(chǎn)物烯醇一旦生成又馬上消耗掉了。根據(jù)連續(xù)反應(yīng)的特點，該反應(yīng)的總反應(yīng)速率由反應(yīng)（1 ）所決定，其反應(yīng)的速率方程可表示為：式中 ca 為丙酮的濃度；cd 為產(chǎn)物碘化丙酮的濃度；ch+ 為氫離子的濃度；k 為丙酮碘化反應(yīng)的總的速率常數(shù)。由反應(yīng)（2）可知，如

13、果測得反應(yīng)過程中各時間碘的濃度，就可以求出。由于碘在可見光區(qū)有一個比較寬的吸收帶，所以本實驗可采用分光光度法來測定不同時刻反應(yīng)物的濃度。-3-3按朗怕-比耳定律，若指定波長的光通過碘溶液后光強為 i,通過蒸儲水后的光強為i0,則透光率可表示為：并且透光率與碘的濃度有如下關(guān)系：式中，l為比色皿光徑長度；k,是取10為底的對數(shù)時的吸收系數(shù)。又因積分后可得：將式（5）、（6）代入式（4）中整理后得：或：式中， kl “可通過測定一已知濃度的碘溶液的透光率 t 代入式（5）而求得。當ca 與， ch+ 濃度已知時，只要測出不同時刻反應(yīng)物的透光率，就可利用（8）式求出丙酮碘化反應(yīng)的速率常數(shù)k。三、儀器和

14、藥品1 、帶恒溫裝置的722 型可見分光光度計；2、超級恒溫槽；3、秒表；4、 100ml 磨口錐形瓶1 個；5、 50ml 容量瓶 2 個；6、 5ml 移液管3 支。7、 0.01mol/l 碘溶液 （kio3 + 5ki + 6hci = 3i2 + 6kci + 3h2o）：準確稱取kio3 0.1427g, 在 50ml 燒杯中加入少量水微熱溶解,加入ki1.1g 加熱溶解, 再加入 2ml 的鹽酸 10ml 混和,倒入100ml 容量瓶中,稀釋至刻度。8 、 2mol/l 丙酮9 、 1mol/l 鹽酸四、實驗步驟（ 1 ）將超級恒溫槽的溫度調(diào)至20。（ 2）調(diào)整分光光度計：1.

15、在使用儀器前，應(yīng)該對儀器進行檢查，電源接線應(yīng)牢固，通地要良好。各個調(diào)節(jié)旋鈕的起始位置應(yīng)該正確，然后再接通電源開關(guān)。2. 將靈敏度旋鈕調(diào)置“ 1”檔（放大倍率最?。?。3. 開啟電源，指示燈亮，選擇開關(guān)置于波長調(diào)到560nm的位置上，然后將比色架（帶有恒溫水套）放入暗箱中蓋好箱蓋）儀器預(yù)熱 20min 。4. 打開試樣室蓋（光門自動關(guān)閉），調(diào)節(jié)“ 0”旋鈕，使數(shù)字顯示為“ 00.0。蓋上試樣室蓋，將裝有蒸餾水的比色皿（光徑長為”2cm ）放到比色架上，使之處在光路中。調(diào)節(jié)透光率“ 100 ”旋鈕，使數(shù)字顯示為 “ 100.0”。如果顯示不到 “ 100.0”，則可適當增加微電流放大器的倍率檔數(shù)，但

16、盡可能使用低檔，這樣儀器將有更高的穩(wěn)定性。改變倍率后，必須重新校正“ 0”和 “ 100 ”。（ 3）求kl 值：取另一比色皿，注入已知濃度的碘溶液、放到比色皿架的另一檔位置上，測其透光率t （注意刻度盤上讀出的透光率”，相當于公式讀，當 i0=100 時的 i 值，所以透光率t=ix0.01 ），利用（5）式求出 kl 值。（ 4）測定丙酮碘化反應(yīng)的速度常數(shù)k：在一洗凈的50ml 容量瓶中，用移液管移入5mol 2mol/l 丙酮溶液，加入少量蒸餾水（為什么？）。取另一洗凈的50ml 容量瓶，用移液管移入 5ml 實驗用碘溶液。再用另一支移液管移入5mlhcl 溶液，于100ml 磨口帶蓋錐

17、形瓶中注入蒸餾水。三瓶各自蓋好塞子，一起放入恒溫槽中恒溫。待達到恒溫后（10min 左右），將丙酮溶液倒入鹽酸和碘溶液容量瓶中，用恒溫的蒸儲水洗丙酮瓶34次，洗滌液倒入混合液瓶中，用恒溫蒸餾水稀釋至刻度。此步驟在恒溫槽小孔口中進行。取出此容量瓶，搖勻后迅速倒入比色皿中，用擦鏡紙擦于玻璃外壁，放入比色皿架上。以下與步驟（3）相同，測其透光率to每隔3min量一次，直至24min左右。在測量過程中，需經(jīng)常檢查檢流計零點和蒸餾水空白的透光率。（ 5）分別升溫至25、30，35 ，測以上各溫度時透光率t。五、數(shù)據(jù)處理1. 利用（5）式，求出kl 。2. 由 lgt 對時間 t 作圖，應(yīng)得一直線，求此直

18、線斜率，再由斜率m求出 k 總。（注意ca , ch+應(yīng)取值若干？）3. 求活化能：由阿累尼烏斯公式以 lgk 對 1/t 作圖，由斜率m 求 en。六、思考題1. 動力學(xué)實驗中，正確計量時間是實驗的關(guān)鍵。本實驗將反應(yīng)開始混合，到起算反應(yīng)時間，中間有一段不算很短的操作時間。這對實驗有無影響？為什么？2. 丙酮的鹵化反應(yīng)是復(fù)雜反應(yīng)，為什么？【篇三：丙酮碘化反應(yīng)的速率方程實驗報告+（2）】班級： 2010 級化一學(xué)號：20105051117 姓名：楊美玲成績：一、實驗?zāi)康? 、掌握用孤立法確定反應(yīng)級數(shù)的方法；2、測定酸催化作用下丙酮碘化反應(yīng)的速率常數(shù)；3、通過本實驗加深對復(fù)雜反應(yīng)特征的理解。二、實

19、驗原理大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是由若干個基本反應(yīng)組成的。以實驗方法測定反應(yīng)速率和反應(yīng)活度的計量關(guān)系，是研究反應(yīng)動力學(xué)的一個重要內(nèi)容。孤立法是動力學(xué)研究中常用的一種方法。設(shè)計一系列溶液，其中只有某一種物質(zhì)的濃度不同，而其他物質(zhì)的濃度均相同，借此可以求得反應(yīng)對該物質(zhì)的級數(shù)。同樣亦可得到各種作用物的級數(shù)，從而確立速率方程。丙酮碘化是一個復(fù)雜反應(yīng)，其反應(yīng)式為：och3cch3+i2+ch3occh2i+h+i-設(shè)丙酮碘化反應(yīng)速率方程式為：-積分可得：dc 碘 dt=kc 丙酮c 碘 = -kc 丙酮 t(1)式中 k 為反應(yīng)速率常數(shù)。碘在可見光區(qū)有很寬的吸收帶，可用分光光度計測定反應(yīng)過程中碘濃度隨時間變化的關(guān)系。按照比爾定律可得：a= -lgt = -lg(i)=?lc 碘 (2) i0式中 a 為吸光度，t 為透光率，i 和 i0 分別為某一特定波長的光線通過待測溶液和空白溶液后的光強，?為吸光系數(shù)，l 為樣品池