丙酮碘化反应的速率方程实验报告

实验五 丙酮碘化反应的速率方程

一． 实验目的

1．

2． 3．

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； 通过本实验加深对复杂反应特征的理解。

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

OCH3CCH3+I2H+CH3OCCH2I+H++I-

设丙酮碘化反应速率方程式为：

dCI2dtxyzkCCHCC （1） COCHHCLI332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：

dCI2 lgdtlgkxlgCCH3OCH3ylgCHCLzlgCI2 （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：

AlgTlgIabCI2 （3） I0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：

C碘1C碘2kC丙C酸（t2t1）

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将（3）代入后可得：

k（A1A211 ）t2t1abC丙xC酸y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) 容量瓶（25ml） 7个 刻度移液管（5 ml） 各3支

-3

四． 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。 编号 V（HCl） V（丙酮） V（碘液） 1＃ 2.50 2.50 5.00 2＃ 2.50 2.50 2.50 3＃ 2.50 2.50 4.00 4＃ 2.50 1.65 2.50 5＃ 2.50 3.75 2.50 6＃ 1.65 2.50 2.50 7＃ 3.75 2.50 2.50 加入一半碘液时开始按下秒表计时，1＃、3＃大约每隔1min记一组数据，其他组每隔30s记一组数据。记第一组数据的时间尽量控制在1min之内。

五．实验数据记录及处理

1、 系列溶液的吸光度随时间t的变化：(测试波长为470nm) (T=21.5℃

P=1018.8hp) 编 号 t/s 210 10.65＃ 2＃ A 7 t/s 132 A 0.321 200 0.307 227 0.295 255 0.283 280 0.271 305 0.269 335 0.258 375 0.244 405 0.230 430 0.217 460 0.203 495 0.190.630.600.580.560.0.510.490.470.450.420.40285 365 429 493 8 605 665 726 785 844 905 . .专业知识分享. .

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2 t/s 187 30.51＃ A 9 t/s 145 40.34＃ A 4 t/s 185 50.29＃ A 6 t/s 122 60.34＃ A 7 t/s 147 70.30＃

A 2 3 257 0.497 178 0.337 215 0.283 152 0.340 178 0.288 2 308 0.481 212 0.330 245 0.269 181 0.336 209 0.271 2 365 0.457 241 0.323 275 0.256 210 0.330 242 0.253 4 425 0.435 271 0.316 305 0.239 238 0.322 273 0.236 7 484 0.411 300 0.308 335 0.227 274 0.313 301 0.221 1 2 0.385 330 0.301 365 0.210 305 0.305 327 0.206 0 602 0.360 358 0.292 395 0.194 334 0.298 358 0.186 0 665 0.332 392 0.283 426 0.175 361 0.291 387 0.169 6 724 0.307 420 0.275 458 0.157 392 0.283 415 0.150 5 784 0.280 451 0.265 487 0.140 423 0.273 446 0.131 1 844 0.253 481 0.257 515 0.124 452 0.267 479 0.110 2、 ab值的测定：

0.001mol.L碘溶液的吸光度A 平均值 (测试波长为470nm) ①0.363 ②0.3 ③0.3 注：ab=A/C碘=0.2/0.001=2

0.3 3 ab -1六．数据处理

1．系列溶液的吸光度A随时间t的变化曲线：

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0.70A0.651#r=-0.99919k=-3.67214E-40.600.550.500.450.402003004005006007008009001000t/s

0.340.322#k=-3.697E-4r=-0.9981A0.300.280.260.240.220.200.18100150200250300350400450500t/s

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r=0.998860.550.503#k=-4.10977E-40.450.40A0.350.300.25100200300400500600700800900t/s

0.3#r=-0.99814k=-2.62021E-40.34A0.320.300.280.26100150200250300350400450500t/s. .专业知识分享. .

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0.300.280.260.24r=-0.99857k=-5.24175E-45#A0.220.200.180.160.140.12150200250300350400450500550t/s

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0.36r=-0.99834k=-2.47037E-40.346#A0.320.300.280.26100150200250300350400450500t/s

r=-0.99901k=-5.82123E-40.307#0.25A0.200.150.10100150200250300350400450500t/s

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编号 斜率/10-4 C碘/mol/l 0.002 0.001 0.0016 0.001 0.001 0.001 0.001 C酸/mol/l 0.19355 0.19355 0.19355 0.19355 0.19355 C丙酮/mol/l 0.2 0.2 0.2 0.132 0.3 lgC碘 -2.698 -3 -2.796 -3 -3 lgC酸 lgC丙酮 lg(斜率/-ab) -0.7132 -0.7132 -0.7132 -0.7132 -0.7132 -0.37 -0.5371 -0.697 -0.697 -0.697 -0.87943 -0.52288 -0.698 -0.697 -5.99618 -5.99822 -5.94728 -6.14277 -5.84163 -6.16834 -5.79609 速率常数/10-5 2.17955 2.16936 2.4393 2.20883 2.20918 2.26225 2.26301E-05 1-3.67214 ＃ 2-3.697 ＃ 3-4.10977 ＃ 4-2.62021 ＃ 5-5.24175 ＃ 6-2.47037 ＃ 7-5.82123 ＃ 0.127743 0.2 0.290325 0.2 -3 -3 -5.80-5.85-5.90-5.95-6.00-6.05-6.10-6.15-0.90-0.85-0.80-0.75-0.70-0.65-0.60-0.55r=0.99955x=0.84441lg(斜率/-ab)-0.50lgC丙酮

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-5.75-5.80-5.85-5.90r=0.99839y=1.043lg(斜率/-ab)-5.95-6.00-6.05-6.10-6.15-6.20-0.90-0.85-0.80-0.75-0.70-0.65-0.60-0.55-0.50lgC酸-5.94r=0.23592z=0.4428-5.95-5.96lg(斜率/-ab)-5.97-5.98-5.99-6.00-3.00-2.95-2.90-2.85-2.80-2.75-2.70-2.65lgC碘

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C碘编号 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 6＃ 斜率/10-4 /mol/l -3.67214 -3.697 -4.10977 -2.62021 -5.24175 -2.47037 0.002 0.001 0.0016 0.001 0.001 0.001 C酸C丙酮级数z 级数y 0.04428 0.84441 1.043 级数x /mol/l /mol/l 0.19355 0.2 0.19355 0.2 0.19355 0.2 0.19355 0.132 0.19355 0.3 0.127743 0.2 0.001 7＃ -5.82123 0.290325 0.2 =1/7(k1+k2+k3+k4+k5+k6+k7)= 2.24735E-05

故可得丙酮碘化的速率方程为： -dC

碘/dt=2.24735×10-5C丙0。84441C酸1。043C碘0。04428

七、结果分析

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、 误差分析： （1）在配液时，用洗瓶定容不是很准确，而且用移液管移液也会有误

差，最终导致浓度有误差。

（2）我们的第一个数据的时间都是两分多钟，没能在一分钟左右测得

第一个数据，没有记下能反映实验现象的最佳数据。

（3）在测量吸光度时，用用秒表计时，由于主观原因时间的记录也存

在误差，同时也存在仪器误差。

八、实验小结

本次实验操作比较简单，就是由于第一组数据的时间，如果人数不够的话可会手忙脚乱。同时组员之间要配合好，注意记录时间和吸光度。实验总体来说还算比较成功，

-5

速率常数的数量级为10 ，反应级数与理论值也比较相符。但确定对碘的反应级数的三组数据结合在一起作图误差较大，其相关系数仅有0.23592。不知是什么原因，看了其他同学的处理结果也有类似情况。这次的实验进一步巩固了对分光光度计操作步骤，再一次加深了对吸光度与浓度之间关系的理解，对动力学也有了初步的认识和理解，但主要是通过对实验数据的处理知道了Origin作图软件和Excel的使用方法，在以后的实验中可以利用计算机，使数据处理更简便，实验结果更准确。

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