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1、 实验五 丙酮碘化反应的速率方程一 实验目的1 掌握用孤立法确定反应级数的方法；2 测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数；3 通过本实验加深对复杂反应特征的理解。二 实验原理孤立法，即设计一系列溶液，其中只有某一种物质的浓度不同，而其他物质的浓度均相同，借此可以求得反应对该物质的级数。同样亦可得到各种作用物的级数，从而确立速率方程。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： （1）式中k为反应速率常数，指数x、y、z分别为丙酮，酸和碘的反应级数。将该式取对数后可得： （2）在上述三种物质中，固定其中两种物质的浓度，配置第三种物质浓度不同的一系列溶液，则反应速率只是该物质浓
2、度的函数。以lg(-dC碘/dt)对该组分浓度的对数作图，所得直线即为该物质在此反应中的反应级数。同理，可得其他两个物质的反应级数。碘在可见光区有很宽的吸收带，可用分光光度计测定反应过程中碘浓度随时间变化的关系。按照比尔定律可得： （3）式中A为吸光度，T为透光率，I和I0分别为某一特定波长的光线通过待测溶液和空白溶液后的光强，a为吸光系数，b为样品池光径长度，以A对时间t作图，斜率为ab(-dC碘/dt).测得a和b，可算出反应速率。 若C丙酮CHClC碘 ，发现A对t作图后得一直线。显然只有在(-dC碘/dt)不随时间改变时才成立，意味着反应速率与碘的浓度无关，从而得知该反应对碘的级数为零
3、。 当控制碘为变量时，反应过程中可认为丙酮和盐酸的浓度不变，又因为z为0，则由（2）积分可得：将（3）代入后可得：三 仪器与试剂722分光光度计 1套 丙酮标准液 (2.moldm-3)超级恒温槽 1套 HCl标准液 (1.9355moldm-3)秒表 1块 I2标准液 (0.01 moldm-3)容量瓶（25ml） 7个刻度移液管（5 ml） 各3支四 实验步骤 1打开分光光度计，将波长调至470nm处；2用蒸馏水作为参比溶液，反复将分光光度计调整0T、100T；3用分光光度计测量ab的数值以便于算出反应速率；即测0.001mol/l碘液的吸光度；4按表中各物质用量配置溶液，分别测其吸光度随
4、时间的变化数值。编号1234567V（HCl）2.502.502.502.502.501.653.75V（丙酮）2.502.502.501.653.752.502.50V（碘液）5.002.504.002.502.502.502.50加入一半碘液时开始按下秒表计时，1、3大约每隔1min记一组数据，其他组每隔30s记一组数据。记第一组数据的时间尽量控制在1min之内。五实验数据记录及处理1、 系列溶液的吸光度随时间t的变化：(测试波长为470nm) (T=21.5 P=1018.8hp)编号1t/s 210285365429493548605665726785844905A0.6570.631
5、0.6070.5850.5630.5410.5190.4980.4740.4500.4270.4032t/s 132200227255280305335375405430460495A0.3220.3030.2920.2820.2740.2670.2510.2400.2300.2160.2050.1913t/s 187257308365425484542602665724784844A0.5190.4970.4810.4570.4350.4110.3850.3600.3320.3070.2800.2534t/s 145178212241271300330358392420451481A0.34
6、40.3370.3300.3230.3160.3080.3010.2920.2830.2750.2650.2575t/s 185215245275305335365395426458487515A0.2960.2830.2690.2560.2390.2270.2100.1940.1750.1570.1400.1246t/s 122152181210238274305334361392423452A0.3470.3400.3360.3300.3220.3130.3050.2980.2910.2830.2730.2677t/s 14717820924227330132735838741544647
7、9A0.3020.2880.2710.2530.2360.2210.2060.1860.1690.1500.1310.1102、 ab值的测定：0.001mol.L-1碘溶液的吸光度A(测试波长为470nm)平均值ab0.363 0.364 0.3640.364364注：ab=A/C碘=0.289/0.001=289六数据处理1系列溶液的吸光度A随时间t的变化曲线：编号斜率/10-4C碘/mol/lC酸/mol/lC丙酮/mol/llgC碘lgC酸lgC丙酮lg(斜率/-ab)速率常数/10-51-3.672140.0020.193550.2-2.698-0.7132-0.69897-5.99
8、6182.179552-3.654970.0010.193550.2-3-0.7132-0.69897-5.998222.169363-4.109770.00160.193550.2-2.796-0.7132-0.69897-5.947282.43934-2.620210.0010.193550.132-3-0.7132-0.87943-6.142772.208835-5.241750.0010.193550.3-3-0.7132-0.52288-5.841632.209186-2.470370.0010.1277430.2-3-0.8937-0.69898-6.168342.262257-5
9、.821230.0010.2903250.2-3-0.5371-0.69897-5.796092.26301E-05编号斜率/10-4C碘/mol/lC酸/mol/lC丙酮/mol/l级数z级数y级数x1-3.672140.0020.193550.20.044282-3.654970.0010.193550.23-4.109770.00160.193550.24-2.620210.0010.193550.1320.844415-5.241750.0010.193550.36-2.470370.0010.1277430.21.043647-5.821230.0010.2903250.2=1/7(
10、k1+k2+k3+k4+k5+k6+k7)= 2.24735E-05故可得丙酮碘化的速率方程为： -dC碘/dt=2.2473510-5C丙0。84441C酸1。04364C碘0。04428七、结果分析1、 经过作图后可知，在丙酮碘化反应中反应速率对丙酮、氢离子、碘的反应级数分别为1、1、0。该反应的总级数为2.，是一个二级反应。2、 误差分析： （1）在配液时，用洗瓶定容不是很准确，而且用移液管移液也会有误差，最终导致浓度有误差。 （2）我们的第一个数据的时间都是两分多钟，没能在一分钟左右测得第一个数据，没有记下能反映实验现象的最佳数据。 （3）在测量吸光度时，用用秒表计时，由于主观原因时间
11、的记录也存在误差，同时也存在仪器误差。 八、实验小结 本次实验操作比较简单，就是由于第一组数据的时间限制，如果人数不够的话可会手忙脚乱。同时组员之间要配合好，注意记录时间和吸光度。实验总体来说还算比较成功，速率常数的数量级为10-5 ，反应级数与理论值也比较相符。但确定对碘的反应级数的三组数据结合在一起作图误差较大，其相关系数仅有0.23592。不知是什么原因，看了其他同学的处理结果也有类似情况。这次的实验进一步巩固了对分光光度计操作步骤，再一次加深了对吸光度与浓度之间关系的理解，对动力学也有了初步的认识和理解，但主要是通过对实验数据的处理知道了Origin作图软件和Excel的使用方法，在以后的实验中可以利用计算机，使数据处理更简便，实验结果更准确。