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实验27丙酮碘化反应动力学 一、目的 ①用改变初始浓度法測定丙酮碘化反应的级数。 ②用分光光度法测定丙酮碘化反应的速率常数及活化能。 ③进一步掌握分光光度计的使用方法。 二、基本原理 酸催化的丙鲖碘化反应是一个复杂反应，初始阶段反应为 (Ⅱ,140) 该反应能不断产生H+，它反过来又起催化作用,故是一个自动催化反应。其速率方程可表示为 (Ⅱ,141) 式中 、、 、 、反应速率、碘化丙酮、丙酮、供及盐酸的浓度(mol·L-1) k----速率常数； p、q、r----丙酮、碘和氢离子的反应级数。 反应速率、速率常数以及反应级数均可由实验测定。 实验证实在本实验条件(酸的浓度较低）下,丙酮碘化反应对碘是零级反应，即q为零。 在丙酮和酸大大过量的情况下，可用少量的碘来控制反应进度。这样，当碘完全消耗 前，丙酮和酸的浓度基本保持不变。由于反应速率与碘的浓度无关(除非在很高的酸度 下〉，因而直到全部碘消耗完以前，反应速率为一常数。若以 表示丙酮和酸的初始 浓度,则有 (Ⅱ,142) 由式（II，142）可见,若能测得反应进程中不同时刻t时碘的浓度以对I作图应 为一直线，直线的斜率就是反应速率。 由于反应并不停留在一元碘化丙酮上,还会继续反应下去,故采用初始速率法,测量开始一段的反应速率。 为了确定反应级数p,至少需进行两次实验，用脚注数字分别表示各次实验。当丙酮初始浓度不同，而碘离子、氢离子初始浓度分别相同时，即 则有 (Ⅱ,143) 同理，当丙酮、碘的初始浓度分别相同,而酸的浓度不同时，即 可得出 （Ⅱ.144) 又 ,则有 （Ⅱ.145) 因此，如能测出各次实验的反应速率，在在u、w、x为已知的情况下，就可由以上 （ II 143）~（II 145）确定反应级数p、r、q。 反应体系中除碘以外，其余各物质在可见光区均无明显吸收，因此可用分光光度法直接观察碘浓度的变化。碘的最大吸收波长虽然在紫外区，但在可见光区仍有较强的吸收。 光度测定可由72型(或721型）分光光度计完成。 由比尔定律知，对于指定波长的入射光，入射光强出射光强以及碘浓度间有以下关系式 （Ⅱ.145) 式中-样品池的光径长度； 取10为底的对数时的吸收速率。 可由测定已知浓度碘液的透光率求的。 由式（Ⅱ.142) 、（Ⅱ.146)可得 （Ⅱ.147) 式中 、——时间、时体系的透光率； 可由测定反应体系在不同时刻的透光率,以 对作图所得直线的斜率求得，如以m表示此斜率则 （Ⅱ.148) 故式（Ⅱ.143) （Ⅱ.144 ）（Ⅱ.145）可化为 （Ⅱ.149) （Ⅱ.150) （Ⅱ.151) 由式（Ⅱ.142) （Ⅱ.147)可得 即 或 （Ⅱ.152) 如果能测得两个温度下的反应速率与，据阿伦尼乌斯方程可以估算反应的活化能 （Ⅱ.153) 对于复杂反应，当知道反应速率方程的具体形式后，就有可能对反应机理做出某些推测。 三、仪器与试剂 带恒温装置的72型分光光度计1台，超级恒温槽1台,停表1块,容量瓶（50mL ）7 个,移液管（5、10 mL）各3支。 0.01mol·L-1标准碘溶液(含质量分数为2%KI), 1 mol·L-1标准HCl溶液，2 mol·L-1标准丙酮溶液(此三种溶液均用A.R试剂配制，均需准确标定〉。 四、搡作步骤 ①将分光光度计波长调到500nm处,然后将恒温用的恒温夹套接恒温槽输出的恒温水〈恒温夹套见图II -75〉，并 放人暗箱中。把恒温槽调到25℃。 ②将装有蒸馏水的比色皿〈光径长为2.0cm〉放到恒温夹套内,将光路闸门放在“黑”点处，将微电计电源开关旋到 “开”处,调节零位调节器,将光点准确调到透光率标尺的零点，然后闹门放在 “红”点处,调节光量调节器,使微电计光点处于透光率“100”的位置上。反复调整“0”点和“100”点。 ③求值。在50ml吐容量瓶中配制0.001 mol·L-1 碘溶液。用少量的碘溶液洗比色皿2次,再注入0.001 mol·L-1 碘溶液，测其透光率更换碘溶液再重复測定二次，取其平均值，求值。 ④丙酮碘化反应的速率常数的测定。用移液管分别吸取0.01 mol·