实验十九 丙酮碘化反应速率方程的确定

1、实验十九 丙酮碘化反应速率方程的确定一、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二、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： （19.1）式中：r为丙酮碘化的反应速率，k为反应速率常数，

2、指数、和分别为丙酮，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。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。同法可确定出丙酮的分级数。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率。此外，实验可设计碘的浓度远小于丙酮和酸的浓度，这

3、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， I 和I0 分别为某一定波长的光线通过待测溶液和空白溶液后的光强，为摩尔吸光系数，b 为比色皿光径长度。在一定条件下，和b为常数，以lgT对 t作图，其斜率为，已知b，则可以算出反应速率常数。三、仪器与试剂722分光光度计 1套 丙酮标准液-1)超级恒温槽 1套 HCL标准液-1)秒表 1块 I2标准液-1

4、)碘瓶（50ml） 6个刻度移液管（20ml） 5支四、实验步骤1 仪器准备 调节超级恒温槽的温度至25±0.05 调整分光光度计，将波长调至560nm。把比色皿的恒温夹套放入暗箱内，接通恒温水。将装有蒸馏水的比色皿（光径长度为3cm）放到恒温套内置于光路中，调整光亮调节器，使微电计光点处于透光率“100” 的位置上。2 摩尔吸光系数的测定用移液管取10ml碘的标准液，注入50ml的碘瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，混合均匀后，置于恒温槽恒温10min，取碘瓶中溶液荡洗比色皿3次后注满，测其透光率。重复测定3次，取其平均值。每次测定前都必须用蒸馏水校正零点。3 丙酮碘化过程中透光率测定取4

5、个（14号）洁净、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，将其充分混合。另取一碘瓶加入约50ml丙酮标准液与上述4瓶一起置于恒温槽恒温10min，取出1号瓶，用移液管加入恒温过的丙酮标准液5ml，迅速摇匀，用此液荡洗比色皿23次后注满放入比色皿架，置于光路中，每隔 1分钟读一次数，直到取810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透光率。每种溶液测定之前，需用蒸馏水校正零点。表-19-1 I2溶液 HCl溶液 H2O和丙酮溶液的用量碘瓶编号碘溶液(ml)HCl溶液(ml)H2O(ml)丙酮溶液(ml/p>

6、025531010201041052510五、数据记录和处理1 将实验数据填入表格室温： 大气压： 恒温槽温度： 表-19-2 丙酮标准液浓度： 碘标准液浓度： HCl标准液浓度：时lgT 间 瓶 号 1 2 3 42 由（19.3）式计算3 用表中数据以lgT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，r44 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 参照表（-19-1）的用量分别计算1、2、3、和4号瓶中丙酮和酸的初始浓度，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。六、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溶液的碘瓶中时，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？七、参考文献值1 =1,=1,=02 反应速率常数k(25)=2.86×10-5dm3.mol-1.s-1 k(27)=3.