丙酮碘化反应数据处理

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丙酮碘化反应

物理化学试验报告2023-05-0918:29:22阅读70评论0字号：大中小订阅

一、试验目的

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；

2．把握分光光度计的使用方法；

二、试验原理

丙酮碘化反应是一繁杂反应，反应方程式为：

H+是反应的催化剂，因丙酮碘化反应本身有H+生成，所以，这是一个自动催化反应，又由于反应并不停留在生成一元碘化丙酮上，反应还继续下去。所以应选择适当的反应条件，测定初始阶段的反应。因碘溶液在可见光区有宽的吸收带，而在此吸收带中盐酸、丙酮、碘化丙酮和碘化钾溶液则没有明显的吸收，所以可采用分光光度计法直接观测碘浓度的变化，从而测量反应的进程。

根据公式：al=(lg100-lgT)/CI2求得比色皿的al值

该反应的速率方程可表示为：

v=dCE/dt=-dCA/dt=-dCI2/dt=kCpACqI2CrH+

式中CE,CA,CI2,CH+分别为碘化丙酮，丙酮，碘，盐酸的浓度；k为速度常数；指数p,q,r分别为丙酮，碘和氢离子的反应

级数。

试验证明在本试验条件下，丙酮碘化反应对碘是零级反应，即q为零。所以，v=dCE/dt=kCACH+

对上式积分后可得：CE=kCACH+t+C又由于dCE/dt=-dCA/dt=-dCI2/dt

A=alCI2(比尔-兰伯定理：A为吸光度；T为透光度)

A=-lgTal=(lg100-lgT)/CI2

得：lgT=k(al)CACH+t+B

由lgT对t做图，通过其斜率m可求得反应速度，即：m=k(al)CACH+

又有：v=m/(al)

p

r

p

r

p

rp

r

为了确定反应级数P，至少进行两次试验，用脚注数字分别表示各次试验。当丙酮初始浓度不同，而氢离子、碘的初始浓度

分别一致时，即：

cA2=ucA1，cH+2=cH+1，CI22=CI21则有：v2/v1=kc

p

rqprqpA2cH+2cI22/kcA1cH+1cI21=u

lg(v2/v1)=plgu

p=lg(v2/v1)/lgu=(lgm2/m1)/lgu

同理：当丙酮、碘的初始浓度分别一致，而酸的浓度不同时，即：

cA3=cA1cI23=cI21cH+3=ωcH+1这样便可得出：r=(lgv3/v1)/lgω又由于：cA4=cA1cH+4=cH+1cI24=xcI21

则有：q=(lgv4v1)/lgx

从而做四次试验，可求得反应级数p、r、q。

三、试验仪器及药品

仪器：unico2000型分光光度计、秒表、6个容量瓶（50ml）、移液管（5ml、10ml）

药品：标准碘溶液（0.01095mol·L-1）、标准盐酸溶液（1.0254mol·L-1）、标准丙酮溶液（2mol·L-1）

四、试验步骤

1．将分光光度计的波长调到520纳米处。用蒸馏水调理分光光度计，使其处于透光率“100〞的位置上。

2．求al值。取5ml标准碘溶液（0.01095mol.L-1）在50ml的容量瓶中配制0.001095mol.L-1碘溶液，测其透光率，更换

碘溶液再重复测两次，取其平均值，求al值。

容量瓶号1号2号3号4号标准碘溶液/ml1010105标准盐酸溶液/ml55105标准丙酮溶液/ml1051010蒸馏水/ml25302030

3．丙酮碘化反应的速度常数的测定。用移液管分别吸取标准碘溶液（0.01095mol.L-1）10ml、10ml、10ml、5ml，注入1到4号的4只枯燥的50ml容量瓶中，另取一只移液管分别向1到4号容量瓶中参与标准盐酸溶液（1.0254mol.L-1）5ml、5ml、10ml、5ml。往1号瓶中参与标准丙酮溶液（2mol.L-1）10ml，当丙酮溶液参与一半时开始计时，然后参与蒸馏水迅速定容到50ml，

摇匀，用其中的溶液清洗比色皿二次，测其透光率，每隔一分钟记录一次数据，直到取10到12个数据为止。

分别向2、3、4号瓶中参与5ml、10ml、10ml，用同样的方法测定不同时间的透光率。

五、思考题

1．动力学试验中，正确计算时间是很重要的试验关键。本试验中，从反应物开始混合，到开始读数，中间有一段不很短的

操作时间，这对试验结果有无影响？

答：无影响。由于测得的透光率仍是该时刻本来的透光率，作出的曲线仍与原来曲线斜率一样，所以这样做对试验结果无影

响。

2．影响本试验结果确切度的主要因素有哪些？

答：主要因素有：（1）确凿量取和配制溶液；（2）测量之前混合液要充分地摇匀；

（3）保持比色皿的清洁；

（4）在测定过程中用蒸馏水屡屡校正透光率“0〞点和“100〞点；

（5）读数时要迅速确凿。

六、数据处理1．求al

CI2=0.002000mol/Lal=(lg100-lgT)/CI2

透光率T/%43.1平均值/%42.9al/L*mol-1183.2743.043.0

2．混合溶液的时间-透光率温度：22.2℃

1号时间/min透光率T/%lgT1.5627.41.4372.5629.51.4703.5631.41.4974.5633.41.5245.5635.51.5506.5638.01.5807.5640.61.6098.5643.41.6379.5646.31.66610.5649.61.69611.5653.01.72412.5656.71.754

2号时间/min透光率T/%lgT3号时间/min透光率T/%lgT4号时间/min透光率T/%1.4919.61.2921.2835.01.5441.4744.31.6462.4920.21.3052.2840.21.6042.4747.31.6753.4920.91.3203.2845.81.6613.4750.91.7074.4921.61.3344.2852.51.7204.4755.11.7415.4922.51.3525.2860.51.7825.4759.81.7776.4923.41.3696.2870.01.8456.4765.21.8147.4924.41.3877.2880.61.9067.4771.31.8538.4925.41.4057.5887.21.9418.4778.31.8949.4926.61.4258.2893.61.9719.4786.21.93610.4927.81.4448.5897.81.99010.4788.71.94811.4929.01.4629.16100211.4791.71.96212.4930.41.48312.4794.71.976lgT

3．混合溶液的丙酮、盐酸、碘的浓度

容量瓶号1号2号3号4号0.40000.20000.40000.4000CA/mol.L-1CH+/mol.L-1CI2/mol.L-10.199570.199570.399140.19957

4.用表中数据，以lgT对t作图，求出斜率m。

0.004000.004000.004000.002001号：lgT与t的关