丙酮碘化反应级数的测定实验报告.doc

专业设计实验 丙酮碘化反应级数的测定 陈黎 湖北师范学院 丙酮碘化反应级数的测定 【实验背景及原理】 复杂反应不是经过简单的一步就能完成的，而是要通过生成中间产物的许多步骤来完成的，其中每一步都是一个基元反应。常见的复杂反应有对峙反应平行反应和连续反应等。 （丙酮）A （碘化丙酮） H+是反应的催化剂，因丙酮碘化反应本身有H+生成，所以，这是一个自催化反应。一般认为该反应的反应机理包括下列两步： 这是一个连续反应。反应（1）是丙酮的烯醇化反应，它是一个可逆反应，进行得很慢。反应（2）是烯醇的碘化反应，它是一个快速且能进行到底的反应。由于反应（1）速率很慢，而反应（2）的速率又很快，中间产物烯醇一旦生成又马上消耗掉了。根据连续反应的特点，该反应的总反应速率由反应（1）所决定 （1） 式中：cA，，分别为碘化丙酮（A）、丙酮、碘、盐酸的浓度，mol·L-1；分别代表丙酮、氢离子、碘的反应级数，为速率系数。将上式两边取对数得： (2) 从上式可以看出，反应级数分别是对、、的偏微分，如果用图解法，我们可以这样处理：在三种物质中，固定两种物质的浓度，配制出第三种物质浓度不同的一系列溶液，以对该组分浓度的对数作图，所得斜率即为该物质在此反应中的反应级数。 因碘在可见光区有一个很宽的吸收带。而在此吸收带中盐酸、丙酮、碘化丙酮和氯化钾溶液则没有明显的吸收，所以可采用分光光度法直接观察碘浓度随时间的变化关系。根据朗伯比尔定律： 从而有： (3) 式中：A为吸光度，T为透光率，I和I0分别为某一波长的光线通过待测溶液和空白溶液的光强度，ε为吸光系数，b为比色皿厚度。测出反应体系不同时刻的吸光度，作A-t图，其斜率为： 或 (4) 如已知ε和(b=1cm)，即可算出反应速率。 若反应物I2是少量的，而丙酮和酸对碘是过量的，则反应在碘完全消耗以前，丙酮和酸的浓度可认为基本保持不变，即（本实验浓度范围：丙酮浓度为0.1～0.4 mol·L-1，氢离子浓度为0.1～0.4 mol·L-1，碘的浓度为0.0001～0.01 mol·L-1），实验发现A-t图为一条直线，说明反应速率与碘的浓度无关，所以，z=0，同时，可认为反应过程中和保持不变，对速率方程(1)两边积分得： 将代入上式并整理得： 因A-t图为直线，，所以 (5) 【仪器与试剂】 722s型分光光度计1台；比色皿2个；秒表1块；酸碱滴定管1套（带滴定架）；500mL棕色容量瓶2个；250mL容量瓶3个；100mL容量瓶3个；50mL容量瓶8个；5mL移液管3支；10mL移液管3支；25mL移液管2支；30mL移液管2支。 纯碘，纯溴，碘化钾，溴化钾，硫代硫酸钠标准，碘标准溶液（0.05 mol?L-1），丙酮，盐酸，淀粉指示剂；丙酮溶液2.00mol.L-1 ，盐酸2.00 mol?L-1，碘溶液0.02 mol?L-1 (含2℅ KI) 【实验过程】 1用Na2S2O3标定碘的水溶液 1.1碘溶液的配制 称取碘及碘化钾，溶于少量水中然后入色瓶，加水稀释至匀。 原理 2Na2S2O3 + I2 → 2NaI + Na2S4O6标定 准确量取20ml25ml碘液，加50ml水30ml 0.1C(HCl)盐酸，摇匀，用 0.1 C(Na2S2O3)的Na2S2O3标准溶液滴定近终点（微黄色）时加30ml 0.5淀粉指示剂，继续滴定至溶液兰色消失。 计算C= V 式中：V1 ― 滴定消耗Na2S2O3标准溶液C1 ― Na2S2O3标准溶液浓度mol/L； V1 ― 吸取碘液。·L-1碘水溶液，用少量的碘水溶液洗涤比色皿两次，再注入0.001 mol·L-1碘水溶液，测定吸光度A值，更换碘水溶液再重复测定二次，取平均值。 3.2反应溶液的配制及测定 3.2.1丙酮浓度不同的反应溶液 用移液管分别给 1～4号4只干净的50ml容量瓶各注入0.02 mol·L-1碘水溶液5ml、2.00 mol·L-1盐酸溶液5ml，再注入适量蒸馏水，置于25℃恒温水浴中恒温10min，另取一支移液管分别给1～4号4只50ml容量瓶依次加入已恒温25℃的2.00 mol·L-1丙酮溶液2.5ml、5.0ml、7.5ml、10ml，加蒸馏水定容，混合均匀，测定不同时