丙酮碘化反应动力学..docx

物理化学实验 丙酮碘化反应动力学C202 2010-03-29T=286.15K P=85.02kPa 一、实验目的1.根据实验原理由同学设计实验方案，包括仪器、药品、实验步骤等2.测定反应常数k、反应级数n、活化能Ea3.通过实验加深对复杂反应的理解二、实验原理丙酮碘化反应是一个复杂反应，其反应式为：实验测定表明，反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。反应式中包含产物，故本反应是自催化反应，其动力学方程式为：-dCA/dt=-dCI2/dt=kCAα CH+βCI2γ式中C为各物质浓度（mol/L）,k为反应速率常数或反应比速，指数为反应级数n。 丙酮碘化反应的反应机理可分为两步：第一步为丙酮烯醇化反应，其速率常数较小，第二部是烯醇碘化反应，它是一个快速的且能进行到底的反应。用稳态近似法处理，可以推导证明，当k2CH+k3CI2时，反应机理与实验证明的反应级数相符。丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级，级碘的浓度对反应速率没有影响，原来的速率方程可写成-d CI2/dt=kCAαCH+β为了测定α和r，在CA CI2、CH+CI2及反应进程不大的条件下进行实验，则反应过程中，CA和 CH+可近似视为常数，积分上式的：CI2=- kCAαCH+βt+A’CI2以对t作图应为直线。与直线的斜率可求得反应速率常数k及反应级数n。在某一指定的温度下，进行两次实验，固定氢离子的浓度不变，改变丙酮的浓度，使其为CA2=mCA1，根据-d CI2/dt=kCAαCH+β得：nB=(lg(ri/rj))/lgm若测得两次反应的反应速率，即求得反应级数p。用同样的方法，改变氢离子的浓度，固定丙酮的浓度不变，也可以得到对氢离子的反应级数r。若已经证明：p=r=1，q=0，反应速率方程可写为：-dCI2/dt=kCACH+在大量外加酸存在下及反应进程不大的条件下，反应过程的氢离子可视为不变，因此，反应表现为准一级反应或假一级反应：-dCI2/dt=kCA式中k=k CH+，k为与氢离子浓度有关的准反应比速。设丙酮及碘的初始浓度为CA0、CI20.侧有：CA= CI20-（CI20- CI2）由数学推导最终可得：CI2= - CA0 kt+ CA0C+ CI20若在不同的时刻t，测得一系列CI2，将其对t作图，得一直线,斜率为- CA0 k，即可求得k的值。在不同的氢离子浓度下，k’值不同。分光光度法，在550 nm跟踪I2随时间变化率来确定反应速率。仪器及药品 721分光光度计 1套 丙酮标准液 (2.000mol*L-1) 秒表 1块 HCl标准液 (1.000mol*L-1) 碘瓶（50ml） 6个 I2标准液 (0.01mol*L-1) 刻度移液管（20ml）5支实验步骤1.仪器准备：实验前先打开光度计预热。2.标准曲线法测定摩尔吸光系数。（每组配一种浓度，共5个浓度，在一台仪器上测出吸光度，数据共享）3. 丙酮碘化过程中吸光度的测定：迅速混合，每隔1分钟记录光度计读数，记录至少15 分钟。记住先加丙酮、碘，最后加盐酸！注意事项：比色皿的拿法和清洗；测量碘溶液标准曲线由低到高；移液管的使用：不要吹掉最后一滴；标准曲线法测定摩尔吸光系数，（每组配一种浓度，共5个浓度，在一台仪器上测出吸光度，数据共享）；锥形瓶上的体积是粗刻度，要以移液管所取的体积为准；溶液数目多，制备溶液时防止加错体积。五、实验数据处理摩尔吸光系数的测定V(ml)/25 mlC(I2)/mol*L-1A20.00080.25440.00160.46450.0020.57160.00240.66880.00320.839丙酮碘化过程中吸光度的测定碘瓶编号1234H2O/mCl溶液/ml5101010丙酮溶液/ml105105碘溶液/ml1010105C(HCl)/mol*L-10.10000.20000.20000.2000C(丙酮) / mol*L-10.40000.20000.40000.2000C(I2)/mol*L-10.00200.00200.00200.0010A(反应开始后测定一次/分)00.5650.5430.5130.26910.560.5320.5030.26720.5540.5280.490.25230.5480.5230.480.25640.5410.5180.4680.24950.5320.5110.4540.2460.5230.5030.440.23470.5130.4930.4250.22780.5040.4870.410.2290.4970.4780.3950.21100.490.4730.3810.2021