丙酮碘化反应的速率方程实验报告.docx
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丙酮碘化反应的速率方程实验报告
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≈CHCl﹥﹥C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。
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.mol·dm-3）
超级恒温槽1套HCl标准液（1.9355mol·dm-3）
秒表1块I2标准液（0.01mol·dm-3）
容量瓶（25ml）7个
刻度移液管（5ml）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，分别测其吸光度随时间的变化数值。
编号
1＃
2＃
3＃
4＃
5＃
6＃
7＃
V（HCl）
2.50
2.50
2.50
2.50
2.50
1.65
3.75
V（丙酮）
2.50
2.50
2.50
1.65
3.75
2.50
2.50
V（碘液）
5.00
2.50
4.00
2.50
2.50
2.50
2.50
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
1＃
t/s
210
285
365
429
493
548
605
665
726
785
844
905
A
0.657
0.631
0.607
0.585
0.563
0.541
0.519
0.498
0.474
0.450
0.427
0.403
2＃
t/s
132
200
227
255
280
305
335
375
405
430
460
495
A
0.322
0.303
0.292
0.282
0.274
0.267
0.251
0.240
0.230
0.216
0.205
0.191
3＃
t/s
187
257
308
365
425
484
542
602
665
724
784
844
A
0.519
0.497
0.481
0.457
0.435
0.411
0.385
0.360
0.332
0.307
0.280
0.253
4＃
t/s
145
178
212
241
271
300
330
358
392
420
451
481
A
0.344
0.337
0.330
0.323
0.316
0.308
0.301
0.292
0.283
0.275
0.265
0.257
5＃
t/s
185
215
245
275
305
335
365
395
426
458
487
515
A
0.296
0.283
0.269
0.256
0.239
0.227
0.210
0.194
0.175
0.157
0.140
0.124
6＃
t/s
122
152
181
210
238
274
305
334
361
392
423
452
A
0.347
0.340
0.336
0.330
0.322
0.313
0.305
0.298
0.291
0.283
0.273
0.267
7＃
t/s
147
178
209
242
273
301
327
358
387
415
446
479
A
0.302
0.288
0.271
0.253
0.236
0.221
0.206
0.186
0.169
0.150
0.131
0.110
2、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
ab
①0.363②0.364③0.364
0.364
364
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/10-4
C碘/mol/l
C酸/mol/l
C丙酮/mol/l
lgC碘
lgC酸
lgC丙酮
lg（斜率/-ab）
速率常数/10-5
1＃
-3.67214
0.002
0.19355
0.2
-2.698
-0.7132
-0.69897
-5.99618
2.17955
2＃
-3.65497
0.001
0.19355
0.2
-3
-0.7132
-0.69897
-5.99822
2.16936
3＃
-4.10977
0.0016
0.19355
0.2
-2.796
-0.7132
-0.69897
-5.94728
2.4393
4＃
-2.62021
0.001
0.19355
0.132
-3
-0.7132
-0.87943
-6.14277
2.20883
5＃
-5.24175
0.001
0.19355
0.3
-3
-0.7132
-0.52288
-5.84163
2.20918
6＃
-2.47037
0.001
0.127743
0.2
-3
-0.8937
-0.69898
-6.16834
2.26225
7＃
-5.82123
0.001
0.290325
0.2
-3
-0.5371
-0.69897
-5.79609
2.26301E-05
编号
斜率/10-4
C碘/mol/l
C酸/mol/l
C丙酮/mol/l
级数z
级数y
级数x
1＃
-3.67214
0.002
0.19355
0.2
0.04428
2＃
-3.65497
0.001
0.19355
0.2
3＃
-4.10977
0.0016
0.19355
0.2
4＃
-2.62021
0.001
0.19355
0.132
0.84441
5＃
-5.24175
0.001
0.19355
0.3
6＃
-2.47037
0.001
0.127743
0.2
1.04364
7＃
-5.82123
0.001
0.290325
0.2
=1/7（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=2.24735×10-5C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。
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