丙酮碘化反应的速率方程实验报告

实验五实验五 丙酮碘化反应的速率方程丙酮碘化反应的速率方程 一 一 实验目的实验目的 1 掌握用孤立法确定反应级数的方法 2 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 二 二 实验原理实验原理 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 C H3C O C H3 I2C H3CC H2I O H I H 设丙酮碘化反应速率方程式为 1 z I y HCL x COCHCH I CCkC dt dC 233 2 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 2 233 2 lglglglglg IHCLOCHCH I CzCyCxk dt dC 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 2 0 lglgA I abC I I T 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 酸丙碘碘12 yx 21 tCCtkCC 将 3 代入后可得 yx Cabtt A k 酸丙 C 11A 12 21 三 三 仪器与试剂仪器与试剂 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 四 实验步骤实验步骤 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1 2 3 4 5 6 7 V HCl 2 502 502 502 502 501 653 75 V 丙酮 2 502 502 501 653 752 502 50 V 碘液 5 002 504 002 502 502 502 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 5 P 1018 8hpP 1018 8hp 编 号 t s 2102853654294935486056657267858449051 A0 6570 6310 6070 5850 5630 5410 5190 4980 4740 4500 4270 403 2t s 132200227255280305335375405430460495 A0 3220 3030 2920 2820 2740 2670 2510 2400 2300 2160 2050 191 t s 1872573083654254845426026657247848443 A0 5190 4970 4810 4570 4350 4110 3850 3600 3320 3070 2800 253 t s 1451782122412713003303583924204514814 A0 3440 3370 3300 3230 3160 3080 3010 2920 2830 2750 2650 257 t s 1852152452753053353653954264584875155 A0 2960 2830 2690 2560 2390 2270 2100 1940 1750 1570 1400 124 t s 1221521812102382743053343613924234526 A0 3470 3400 3360 3300 3220 3130 3050 2980 2910 2830 2730 267 t s 1471782092422733013273583874154464797 A0 3020 2880 2710 2530 2360 2210 2060 1860 1690 1500 1310 110 2 ab 值的测定 0 001mol L 1碘溶液的吸光度 A 测试波长为 470nm 平均值ab 0 363 0 364 0 364 0 364364 注 ab A C碘 0 289 0 001 289 六 数据处理六 数据处理 1 系列溶液的吸光度 A 随时间 t 的变化曲线 2003004005006007008009001000 0 40 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70r 0 99919 k 3 67214E 4 t s A 1 100150200250300350400450500 0 18 0 20 0 22 0 24 0 26 0 28 0 30 0 32 0 34 k 3 65497E 4 r 0 9981 t s A 2 100200300400500600700800900 0 25 0 30 0 35 0 40 0 45 0 50 0 55 r 0 99886 k 4 10977E 4 A t s 3 100150200250300350400450500 0 26 0 28 0 30 0 32 0 34 0 36 r 0 99814 k 2 62021E 4 t s A 4 150200250300350400450500550 0 12 0 14 0 16 0 18 0 20 0 22 0 24 0 26 0 28 0 30 r 0 99857 k 5 24175E 4 t s A 5 100150200250300350400450500 0 26 0 28 0 30 0 32 0 34 0 36 r 0 99834 k 2 47037E 4 t s 6 A 100150200250300350400450500 0 10 0 15 0 20 0 25 0 30 r 0 99901 k 5 82123E 4 t s A 7 0 90 0 85 0 80 0 75 0 70 0 65 0 60 0 55 0 50 6 15 6 10 6 05 6 00 5 95 5 90 5 85 5 80 r 0 99955 x 0 84441 lg 丙丙 ab lgC丙丙 编 号 斜率 10 4C 碘 mol lC 酸 mol l C 丙酮 mol l lgC 碘lgC 酸lgC 丙酮lg 斜率 ab 速率常数 10 5 1 3 672140 002 0 193550 2 2 698 0 7132 0 69897 5 996182 17955 2 3 654970 001 0 193550 2 3 0 7132 0 69897 5 998222 16936 3 4 109770 0016 0 193550 2 2 796 0 7132 0 69897 5 947282 4393 4 2 620210 001 0 193550 132 3 0 7132 0 87943 6 142772 20883 5 5 241750 001 0 193550 3 3 0 7132 0 52288 5 841632 20918 6 2 470370 001 0 1277430 2 3 0 8937 0 69898 6 168342 26225 7 5 821230 001 0 2903250 2 3 0 5371 0 69897 5 796092 26301E 05 0 90 0 85 0 80 0 75 0 70 0 65 0 60 0 55 0 50 6 20 6 15 6 10 6 05 6 00 5 95 5 90 5 85 5 80 5 75 r 0 99839 y 1 04364 lg 丙丙 ab lgC丙 3 00 2 95 2 90 2 85 2 80 2 75 2 70 2 65 6 00 5 99 5 98 5 97 5 96 5 95 5 94 r 0 23592 z 0 4428 lg 丙丙 ab lgC丙 编号斜率 10 4 C 碘 mol l C 酸 mol l C 丙酮 mol l 级数 z级数 y级数 x 1 3 67214 0 0020 193550 2 2 3 654970 0010 193550 2 3 4 109770 00160 193550 2 0 04428 4 2 620210 0010 193550 132 5 5 241750 0010 193550 3 0 84441 6 2 470370 0010 1277430 2 7 5 821230 0010 2903250 2 1 04364 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 C 丙 0 84441C C 酸1 04364C 碘0 04428 七 结果分析七 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限制 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