丙酮碘化反应数据处理

丙酮碘化反应

物理化学实验报告 2010-05-09 18:29:22 阅读70 评论0 字号：大中小 订阅

一、实验目的

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．掌握分光光度计的使用方法；

二、实验原理

丙酮碘化反应是一复杂反应，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，又因为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察碘浓度的变化，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 = -dCI 2/dt = kCpA CqI 2 CrH+

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。

实验证实在本实验条件下，丙酮碘化反应对碘是零级反应，即q为零。所以，

v= dCE /dt = kCA CH+

对上式积分后可得： CE = kCA CH+ t + C 又由于 dCE /dt = -dCA/dt = -dCI 2/dt

A = alCI2 ( 比尔-兰伯定理：A为吸光度；T为透光度)

A = -lg T al=(lg100-lgT)/CI2

得： lg T = k(al) CA CH+ 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) CA CH+

又有：v =m/(al)

p

r

p

r

p

rp

r

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

分别相同时，即：

cA2 = u cA1，cH+2 = cH+1，CI22 = CI21 则有：v2/v1=kc

p

rqprqpA2 cH+2 cI2 2/kcA1cH+1 cI2 1=u

lg(v2/v1)=plgu

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

同理：当丙酮、碘的初始浓度分别相同，而酸的浓度不同时，即：

cA3 = cA1 cI2 3= cI21 cH+3 = ωcH+1 这样便可得出：r=(lgv3/v1)/lgω 又因为：cA4 = cA1 cH+4 = cH+1 cI2 4= xcI21

则有：q=(lgv4v1)/lgx

从而做四次实验，可求得反应级数p、r、q。

三、实验仪器及药品

仪器：unico 2000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、实验步骤

1．将分光光度计的波长调到520纳米处。用蒸馏水调节分光光度计，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/ml 10 10 10 5 标准盐酸溶液/ml 5 5 10 5 标准丙酮溶液/ml 10 5 10 10 蒸馏水/ml 25 30 20 30

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只干燥的50ml容量瓶中，另取一只移液管分别向1到4号容量瓶中加入标准盐酸溶液（1.0254mol.L-1）5ml、5ml、10ml、5ml。往1号瓶中加入标准丙酮溶液（2mol.L-1）10ml，当丙酮溶液加入一半时开始计时 ，然后加入蒸馏水迅速定容到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号瓶中加入5ml、10ml、10ml，用同样的方法测定不同时间的透光率。

五、思考题

1．动力学实验中，正确计算时间是很重要的实验关键。本实验中，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 ，这对实验结果有无影响？

答：无影响。因为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，所以这样做对实验结果无影

响。

2．影响本实验结果精确度的主要因素有哪些？

答：主要因素有： （1）准确量取和配制溶液； （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多次校正透光率“0”点和“100”点；

（5）读数时要迅速准确。

六、数据处理 1．求al

CI2=0.002000mol/L al=(lg100-lgT)/CI2

透光率T/% 43.1 平均值/% 42.9 al/L*mol-1 183.27 43.0 43.0

2．混合溶液的时间-透光率 温度：22.2℃

1号 时间/min 透光率T/% lgT 1.56 27.4 1.437 2.56 29.5 1.470 3.56 31.4 1.497 4.56 33.4 1.524 5.56 35.5 1.550 6.56 38.0 1.580 7.56 40.6 1.609 8.56 43.4 1.637 9.56 46.3 1.666 10.56 49.6 1.696 11.56 53.0 1.724 12.56 56.7 1.754

2号 时间/min 透光率T/% lgT 3号 时间/min 透光率T/% lgT 4号 时间/min 透光率T/% 1.49 19.6 1.292 1.28 35.0 1.544 1.47 44.3 1.646 2. 49 20.2 1.305 2.28 40.2 1.604 2.47 47.3 1.675 3.49 20.9 1.320 3.28 45.8 1.661 3.47 50.9 1.707 4.49 21.6 1.334 4.28 52.5 1.720 4.47 55.1 1.741 5.49 22.5 1.352 5.28 60.5 1.782 5.47 59.8 1.777 6.49 23.4 1.369 6.28 70.0 1.845 6.47 65.2 1.814 7.49 24.4 1.387 7.28 80.6 1.906 7.47 71.3 1.853 8.49 25.4 1.405 7.58 87.2 1.941 8.47 78.3 1.894 9.49 26.6 1.425 8.28 93.6 1.971 9.47 86.2 1.936 10.49 27.8 1.444 8.58 97.8 1.990 10.47 88.7 1.948 11.49 29.0 1.462 9.16 100 2 11.47 91.7 1.962 12.49 30.4 1.483 12.47 94.7 1.976 lgT

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 0.4000 0.2000 0.4000 0.4000 CA/mol.L-1 CH+/mol.L-1 CI2/mol.L-1 0.19957 0.19957 0.39914 0.19957

4.用表中数据，以lgT对t作图，求出斜率m。

0.00400 0.00400 0.00400 0.00200 1号：lgT与t的关系曲线图 ： 拟合曲线：y = 0.02855x + 1.39375