基础物理化学实验 丙酮碘化反应的速率方程.

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1 基础物理化学实验 丙酮碘化反应的速率方程

2 Ⅰ 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方程，测定其反应速率常数
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方程，测定其反应速率常数 3) 掌握分光光度计的使用方法 4) 通过本实验加深对复杂反应特征的理解

3 Ⅱ 实验原理 在酸性溶液中，丙酮碘化反应是一复杂反应，其反应式为：
式中 为卤素。实验表明，该反应速率几乎与卤素的种类及其浓度无关，而与丙酮及氢离子的浓度有关。假定该反应的速率方程为： (1) 式中，指数x ,y ,z分别为丙酮、氢离子和碘的反应级数，k为反应速率常数。将⑴式取对数：

4 在丙酮、酸和碘三种反应物中，先固定其中两种反应物的浓度，配制第三种物质浓度不同的一系列溶液。这样一来，反应速率只是第三种物质浓度的函数。以 对该组分浓度的对数lg Ci作图，应为一直线，直线的斜率即为对该物质的反应级数。同法，可得其它两种物质的反应级数。

5 因为碘在可见光区由一个吸收带，而在这个吸收区域中酸和丙酮没有明显的吸收，所以可采用分光光度计来测定反应过程中碘浓度随时间的变化关系。根据比尔（Beer）定律：
(3) 式中，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后的光强，a为吸光系数，b为样品池光径长度。从⑶式可见，透过率的对数lgT是C碘的函数，而C碘又是反应时间t 的函数，即：

6 (4) 以lgT对t 作图，其斜率为 。若已知a和b，则可计算出反应速率 。若c酸≈c丙 》c 碘，实验表明lgT 对t作图为一直线。即 不随时间而变，这就意味着反应速率与碘的浓度无关。即该反应对碘为零级。 本实验c酸≈c丙 》c 碘，可以认为c酸和c丙保持不变，又因z =0，积分⑴式 式中 实际上就是lgT—t的直线斜率。再由a, b，及C丙，C酸（x，y＝1）可求出k值。

7 Ⅲ 实验步骤 碘溶液配置：准确配置浓度为2.00 mol/l的碘溶液。 丙酮溶液配置：准确配置浓度为2.00 mol/l的丙酮溶液。
反应溶液的配制：移取5 ml 2.00 mol/l盐酸于6个50 ml的容量瓶中，分别加入2.00 ml， 2.50 ml，3.00 ml， 3.50 ml, 4.00 ml ，4.50 ml碘溶液于不同容量瓶中，并标记为1，2，3，4，5，6号溶液，加入少量蒸馏水待用。 分光光度计调节：打开分光光度计(见下图)， 预热10 min，将波长选定在520 nm处，调节至T%模式，选用3 cm光程比色皿，以蒸馏水作为参比，调节100％（放入第一格）。以档光板调节0％（放入第二格）。

8 5.测量：将5.00 m丙酮加入1号溶液中，迅速的加入蒸馏水定容。摇匀后，将3 cm光程比色皿润洗2次，放入分光光度计第四格中，调节100％, 0%。待读数稳定后读数，开始计时，每隔一分钟记录读数，每次读数前均需调节100％和零点。（等待过程中避免将样品池放在光路中）。记录10组数据。重复以上操作，测量2-6号样品。

9 6.注意事项： 丙酮溶液要最后加入容量瓶中，并丙酮溶液加入后要尽量快的操作。 溶液配置注意体积不同而要求的质量不同。 每次计取读数前都要进行透光率100％和零点调节。 7. 提问 1 若将丙酮加至含有碘和盐酸的容量瓶中，并不立即开始计时，而是当混合物稀释至50 摇匀，并 加入比色皿测定透光率时，再开始计时，对处理结果有无差别？为什么？ 2 影响本实验精确度的主要因素有哪些？

10 Ⅳ 实验总结 1 数据处理 1 分别将所测各组反应液的lgT对t作图，求其斜率。以该斜率的对数对该组分浓度的对数作图，从该斜率求出物质碘的反应级数Z， 2 根据⑼式计算各组反应速率常数，然后取其平均值。 3 吸光系数a采用 mol/l的碘溶液自行测定。学生实验统计结果a=180 mol-1l-1cm-1。 2 讨论 由于反应并不停留在一元卤化丙酮上，还会继续反应下去。故采用初始速率法测量开始一段的反应速率。

11 Ⅴ 实验延伸 （一）研究型： 可配置不同浓度I2溶液得到吸光系数a。 可固定丙酮或盐酸的量，求出X，Y。 （二）英文条目：
丙酮： acetone 盐酸：hydrochloric acid 反应级数 reaction order 分光光度计 spectrophotometer 碘 Iodine 透过率transmittance

12 Ⅵ 参考文献 复旦大学编.物理化学实验（第三版）.北京：高等教育出版社，2004