物化实验报告_丙酮碘化实验

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1、实验10丙酮碘化实验丛乐2005011007生51实验日期：2007年12月22日星期六提交报告日期：2007年12月30日星期六助教老师：曾光洪1引言1.1实验目的1．采用分光光度法测定用酸作催化剂时丙酮碘化反应的速率系数、反应级数和活化能。2．通过本实验加深对复合反应特征的理解。3．熟练掌握分光光度计的原理和使用方法。1.2实验原理只有少数化学反应是由一个基元反应组成的简单反应，大多数化学反应并不是简单反应，而是由若干个基元反应组成的复合反应。大多数复合反应的反应速率和反应物浓度间的关系，不能用质量作用定律表示。因此用实验测定反应速率与

2、反应物或产物浓度间的关系，即测定反应对各组分的分级数，从而得到复合反应的速率方程，乃是研究反应动力学的重要内容。对于复合反应，当知道反应速率方程的形式后，就可以对反应机理进行某些推测。如该反应究竟由哪些步骤完成，各个步骤的特征和相互联系如何等等。实验测定表明，丙酮与碘在稀薄的中性水溶液中反应是很慢的。在强酸（如盐酸）条件下，该反应进行得相当快。但强酸的中性盐不增加该反应的反应速率。在弱酸（如醋酸）条件下，对加快反应速率的影响不如强酸（如盐酸）。酸性溶液中，丙酮碘化反应是一个复合反应，其反应式为：（1）该反应由H+催化，而反应本身又能生成H+

3、，所以这是一个H+自催化反应，其速率方程为：（2）式中：r—反应速率；k—速率系数；、、、—分别为丙酮、碘、氢离子、碘化丙酮的浓度，；、、—分别为反应对丙酮、碘、氢离子的分级数。反应速率、速率系数及反应级数均可由实验测定。丙酮碘化对动力学的研究是一个特别合适而且有趣的反应。因为在可见光区有一个比较宽的吸收带，而在这个吸收带中，盐酸和丙酮没有明显的吸收，所以可以采用分光光度计测定光密度的变化（也就是浓度的变化）来跟踪反应过程。-13-虽然在反应（1）中没有其它试剂吸收可见光，但却存在下列一个次要却复杂的情况，即在溶液中存在、和的平衡：（3）平

4、衡常数。其中在这个吸收带中也吸收可见光。因此溶液吸收光的数量不仅取决于的浓度，而且也与的浓度有关。根据朗伯-比尔定律：（4）式中：D—光密度（消光度）；—吸收系数；—比色皿的光径长度；—溶液的浓度。含有和溶液的总光密度D可以表示为和两部分光密度的和，即：（5）吸收系数和是吸收光波长的函数。在特殊情况下，即波长λ=565nm时，，上式变为（6）也就是说，在565nm这一特定的波长条件下，溶液的光密度D与和浓度之和成正比。因为ε在一定的溶质、溶剂和固定的波长条件下是常数。使用固定的一个比色皿，L也是一定的，所以（6）式中，常数就可以由测定已知浓

5、度碘溶液的光密度D而求出。在本实验条件下，实验将证明丙酮碘化反应对碘是零级反应，即β=0。由于反应并不停留在一元碘化丙酮上，还会继续进行下去，因此反应中所用的丙酮和酸的浓度应大大过量。而所用的碘量很少。这样，当少量的碘完全消耗后，反应物丙酮和酸的浓度可以认为基本保持不变。实验还进一步表明，只要酸度不很高，丙酮卤化反应的速率与卤素的浓度和种类（氯、溴、碘）无关（在百分之几误差范围内），因而直到全部碘消耗完以前，反应速率是常数，即（7）从（7）式可以看出，将对时间t作图应为一条直线，其斜率就是反应速率r。1、为了测定反应级数，例如指数α，至少需

6、进行两次实验。在两次实验中丙酮的初始浓度不同，和的初始浓度相同。若用“Ⅰ”、“Ⅱ”分别表示这两次实验，令：2、，，-13-由（7）式可得：（8）取对数：（9）（10）同理可求出指数，若再做一次实验Ⅲ，使：1、，，即可得到：（11）同样2、，，即可得到：（12）3、根据（2）式，由指数、反应速率和各浓度数据可以算出速率系数k。由两个或两个以上温度的速率系数，根据阿累尼乌斯公式（13）可以估算反应的表观活化能Ea。2实验操作2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图1、实验仪器和用具计算机：722S型分光光度计；恒温槽1套；镊子；洗瓶；10ml刻

7、度移液管1支；5ml刻度移液管3支；5ml移液管1支；25ml容量瓶3个；2、实验试剂和药品碘溶液(浓度c=0.02025mol·L-1)；盐酸溶液(浓度c=1.0718mol·L-1)；丙酮溶液(浓度c=3.4018mol·L-1)。2.2实验条件表1实验条件记录温度（℃）大气压（kPa）实验后温度（℃）实验后大气压（kPa）19.5102.2519.6102.31-13-2.3实验操作步骤及方法要点1、检查仪器和药品。2、接通电源。3、开启恒温槽，检查水路是否通畅和漏水。将装入已标定好的碘溶液、丙酮溶液、盐酸溶液的玻璃瓶放入恒温槽中恒温

8、。恒温槽温度设定在25℃。到达设定温度10分钟后开始测量。4、打开分光光度计电源开关，波长调到565nm处，放入装有已恒温的去离子水的比色皿，调零，方法如下：关试样盖，按100%