实验十一丙酮碘化反应级数的测定.doc

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丙酮碘化反应级数的测定

目的要求

掌握用孤立法确定反应级数的方法。

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。

4.掌握722s型分光光度计的基本原理及使用方法。

实验原理

大多数化学反应是复杂反应，其中包含了许多个基元反应，反应级数是根据实验的结果而确定的，并不能从化学计量方程式简单的利用质量作用定律推得。反应级数的确定是很重要的，它不仅告诉我们浓度是怎样影响反应速度，从而通过调整浓度来控制反应速度，而且可以帮助我们推测反应机理，了解反应真实过程。

确定反应级数的方法通常有孤立法（微分法）、半簑期法、积分法，其中孤立法是动力学研究中的常用方法。本实验用孤立法确定丙酮碘化反应级数，从而确定丙酮碘化反应速率方程。

酸催化的丙酮碘化反应是一个复杂反应，初始阶段反应为：

（丙酮）（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。设反应动力学方程为：

（1）

式中：cA，，分别为碘化丙酮（A）、丙酮、碘、盐酸的浓度，mol·L-1；x，y，z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0.1～0.4mol.L-1,氢离子浓度为0.1～0.4mol.L-1,碘的浓度为0.0001～0.01mol.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)

三、仪器和试剂

722s型分光光度计1台；停表1块；恒温槽1台；50mL容量瓶7个；5mL、10mL移液管各3支。

丙酮溶液2.00mol.L-1盐酸2.00mol.L-1碘溶液0.02mol.L-1(含2℅KI)

四、实验步骤

1调整分光光度计

（1）将可见分光光度计波长调到500nm处，然后将恒温夹套的进水管接恒温槽的出水管，打开搅拌器进行搅拌，记录下恒温槽的水温。

（2）用光径长为1cm的比色皿装蒸馏水，调透光率为100%。

2.测量

.(1)测定吸光系数

用50ml容量瓶配制0.001mol.L-1碘水溶液，在25℃恒温水浴中恒温10min,用少量的碘水溶液洗涤比色皿两次，再注入0.001mol.L

(2)反应溶液的配制及测定

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0.02mol.L-1碘水溶液5ml、2.00mol.L-1盐酸溶液5ml、，再注入适量蒸溜水，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2.00mol.L-1

氢离子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0.02mol.L-1碘水溶液5ml，同时依次加入2.00mol.L-1HCl溶液2.5ml、5.0ml、7.5ml、10ml，再注入适量蒸溜水，置于25℃恒温水浴中恒温10min,以后，每个容量瓶依次加入5ml2.00mol.L-1丙酮溶液,加蒸溜水定容，混合均匀，测定不同时间的吸光度A，每隔30秒读一个吸光度数据，直到取得

五、数据处理

计算吸光系数

由测定已知浓度碘溶液的吸光度值，填入下表,由(3)式计算吸光系数()。

测量次数

1

2

3

平均值

吸光度A

根据测得反应溶液不同时刻的A值，填入下表，画出A-t图

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