丙酮碘化反应.doc

物理化学实验报告

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实验题目:丙酮碘化反应
平均室温：20.8 ℃ 平均气压：98.9 Kpa
同组人： 日期：2013-4-16
一、实验目的
1．利用分光光度计测定酸催化时丙酮碘化反应的反应级数、速度常数及活化能。
2．进一步掌握分光光度计的使用方法。
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 (0.01 mol·dm-3)
容量瓶（25ml） 7个
刻度移液管（5 ml） 各3支
四、主要实验步骤
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。
五、数据处理与结果讨论
A1=0.399 ,A2=0.410
al= = =404.5
1．计算混合溶液的丙酮、盐酸、碘的浓度
容量瓶号
CA/mol.L-1
CH+/mol.L-1
CI2/mol.L-1
1
0.4
 0.1
0.0002
2
0.2
 0.1
0.0002
3
0.4
 0.2
0.0002
4
0.4 
 0.1
0.0001

2．将记录数据用excel处理（A~t），求出斜率m。

图1：1号瓶

斜率K1=-0.0039，根据计算可求得反应速率为：
R1= K1/ al = -9.64×10-6

图2：2号瓶

斜率K2=-O.OO2
反应速率R2=K2/ al =-4.94×10-6

图3：3号瓶

斜率K3=-0.0085
反应速率r3=K3/al=-2.10×10-5
图4：四号瓶

斜率是K4=-0.0043
反应速率r4=K4/al=-1.06×10-5

3．计算反应分级数。
P为丙酮的反应级：

P=0.96
r为H+的反应级数

=1.12
q 为碘的速率常数

=-0.14
4．计算反应速度常数k值（根据前面计算的分级数计算k，由4次实验的数据计算k，取平均值）。
K1=r1/()=-9.29×10-5
K2=r2/=-9.26×10-5
K3=r3/=-9.32×10-5
K4=r4/=9.27×10-5
K(平均)=（K1+k2+k3+k4）/4=-9.29×10-5
六、思考题
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. 在本实验中将丙酮溶液加入含有碘，盐酸的容量瓶时并不立即开始计时，而注入比色皿时才开始计时，这样作是否可以，为什么？
答：不可以，因为求比值用一定初始浓度，因为混合后做为零点，那时候的浓度都已经改变了。
3.影响本实验结果精确度的主要因素有哪些？
答：计时时的误差，分光光度计的误差，溶液配制时的误