丙酮碘化反应速率方程的确定.doc

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1、丙酮碘化反应速率方程的确定Ⅰ、实验目的1．掌握微分法确定反应级数的方法2．加深对复杂反应特征的理解3．了解分光光度法在化学动力学研究中的应用，掌握分光光度计的使用方法Ⅱ、实验原理化学反应速率方程的建立是化学动力学研究的一个重要内容。通过实验测定不同时刻的反应物浓度，获得一系列数据，应用作图法、尝试法、半衰期法和微分法等方法以确定反应级数和速率常数。有了这些数据就可以确定有关反应的速率方程。对于较复杂的反应级数确定常采用孤立浓度的微分法和改变物质数量比例的微分法。丙酮碘化是一个复杂反应，其反应式为设丙酮碘化反应速率方程式为：式中：r为丙酮碘化的反应速率，k为反应

2、速率常数，指数α、β和γ分别为丙酮，酸和碘的分级数。本实验采用改变物质比例的微分法，设计若干组实验，若一组实验保持丙酮和酸的浓度不变，将碘的浓度改变m倍测其反应速率，以确定碘的分级数γ。另一组实验保持丙酮和碘的浓度不变，将酸的浓度加大m倍，可确定出酸的分级数β。同法可确定出丙酮的分级数α。所依据的计算公式为(19.2)式中：nB为所求组分的分级数，ri和rj为有关两组实验的反应速率，m为浓度改变的倍数。在一定条件下，丙酮碘化并不停留在一元碘化丙酮上，可能会形成多元取代，碘浓度较大时尤其如此。为了避免副产物的干扰，所以采用初始速率法，测定反应开始一段时间的反应速

3、率。此外，实验可设计碘的浓度远小于丙酮和酸的浓度，这样不仅可避免多元取代的生成，而且在反应过程中，丙酮和酸的浓度可视为常数，在碘反应完之前，反应速率可视为常数。碘在可见光区有一个很宽的吸收带，可以很方便的通过分光光度测定碘浓度随时间的变化来量度反应进程。根据朗伯-比耳定律，碘溶液对单色光的吸收遵守下列关系式：(19.3)式中：T为透光率，ε为摩尔吸光系数，b为比色皿光径长度。在一定条件下，ε和b为常数，以A对t作图，其斜率为，已知εb，则可以算出反应速率常数。Ⅲ、仪器与试剂722分光光度计1套丙酮标准液(2.000mol.L-1)超级恒温槽1套HCL标准液(2

4、.000mol.L-1)秒表1块I2标准液(0.02mol.L-1))容量瓶（100ml）6个刻度移液管（10、20ml）各3支Ⅳ、实验步骤1．摩尔吸光系数的测定用移液管取2ml碘的标准液，注入25ml的容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，取容量瓶中溶液荡洗比色皿3次后注满，测其吸光度。重复测定3次，取其平均值。每次测定前都必须校正。2．丙酮碘化过程中吸光度测定取4个（1～4号）洁净、干燥的25ml容量瓶，用移液管按下表的用量，依次加入碘溶液，HCl溶液,丙酮标准液，定容到25ml，塞好瓶塞，将其充分混合，计时开始。用此液荡洗比色皿2～3次后注满放入比色皿架，置于光

5、路中，每隔30s读一次数，直到取8～10个数为止。用同样方法测定2、3、4号溶液在不同反应时间的吸光度。容量瓶编号碘溶液(ml)HCl溶液(ml)丙酮溶液(ml)122.52.5242.52.5342.55441.55Ⅴ、数据记录和处理1．将实验数据填入表格室温：A丙酮标准液浓度：碘标准液浓度：HCl标准液浓度：A2．由（19.3）式计算ε.3．用表中数据以A对时间作图，求得四条直线，由各直线斜率分别计算反应速率r1，r2，r3，r4.4．由（19.2）式计算丙酮，酸和碘的分级数，建立丙酮碘化反应速率方程式。5．分别计算1、2、3、和4号瓶中丙酮和酸的初始浓度

6、，再根据（19.1）式计算四种不同初始浓度的反应速率常数，求其平均值。Ⅵ、思考题1．动力学实验中，正确计算时间是很重要的实验关键。本实验中，将丙酮溶液加入盛有I2和HCl溶液的容量瓶中时，反应即开始，而反应时间却以溶液混合均匀并注入比色皿中才开始计时，这样做对实验结果有无影响，为什么？Ⅶ、参考文献值1．α=1,β=1,γ=02．反应速率常数k(25℃)=2.86×10-5dm3.mol-1.s-1k(27℃)=3.60×10-5dm3.mol-1.s-1k(35℃)=8.80×10-5dm3.mol-1.s-1摘自：F.Daniels,R.A.Alberty,

7、J.W.Williams,etal.,ExperimentalPhysicalChemistry,7thedn.p.152MCGraw-Hill,Inc.,NewYork(1975)N.Thon(Ed),TablesofChemicalKinetics,HomogeneousReaction,NBScircular510,P.304,U.S.GovernmentPrintingOffice(1951).