1、丙酮碘化反应的速率方程,基础化学实验 （物理化学实验）,复杂反应、反应速率常数、反应级数。,知识点：,知识点及实验技能训练要点,分光光度计的的使用、恒温水浴的使用（均为首次训练）,实验技能训练要点：,一、实验目的,二、实验原理,三、实验步骤,四、注意事项,五、实验总结,六、实验延伸,七、思考题,1、掌握用孤立法确定反应级数的方法2、测定丙酮碘化反应的速率方程及反应速率常数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,一、实验目的,在酸性溶液中，丙酮碘化反应是一复杂反应，其反应式为： 实验表明，该反应速率几乎与卤素（X2） 的种类及其浓度无关，而与丙酮及氢离子的浓度有关。假
2、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。将式取对数：,二、实验原理,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，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lgc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。,(2),因为碘在可见光区有一个吸收带，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。根据朗伯比尔（Beer）定律： (3) 式中，T为透光率。I和I0分别为某一
3、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：,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，积分式 式中 实际上就是lgTt的直线斜率。再由a, b，及C丙，C酸（x，y1）可求出k值。,1. 碘溶液配置：准确称取KIO3 0.1427 g于50 mL烧杯中，加入少量蒸馏水全部
4、溶解，加入KI 1.1 g，加热溶解,再加入2.0 mol/L 盐酸溶液 2 mL，将得到的溶液体系转移至100 mL容量瓶，稀释至刻度，得到浓度为0.02 mol/L的碘溶液 (准确配置浓度为0.02 mol/L的碘溶液)。2. 丙酮溶液配置：在100 mL容量瓶中（加入少量蒸馏水），准确称取丙酮质量5.808 g，加入蒸馏水至刻度，得到浓度为2.00 mol/L的丙酮溶液(准确配置浓度为2.00 mol/L的丙酮溶液)。,三、实验步骤,3. 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
5、 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。,4. 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）。,5. 测量：将5.00 mL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1min记录读数，记录10组数据。重复以上操作，测量2-6号样品。,注意：每次读
6、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）。,1、丙酮溶液要最后加入容量瓶中，丙酮溶液加入后要尽快操作。2、KIO3全部溶解后，加入KI，微热助溶后再加入盐酸。 3、溶液配置注意体积不同而要求的质量不同。4、每次计取读数前都要进行透光率100和零点调节。,四、注意事项,五、实验总结,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。,（一） 数据处理,计算各组反应速率常数，然后取其平均值。,吸光系数a采用0.0200 mol/L的碘溶液自行测定。学生实验统计结果a = 180 mol-1L-1cm-1。,（
7、二） 讨论,1、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，实验中应尽可能缩短丙酮加入到开始读数的时间，从而保证测定反应的开始阶段。,2、朗伯比耳(Lambert-Beer)定律及其偏离因素,（二） 讨论,（1）. 吸收定律本身的局限性：朗伯比耳(Lambert-Beer)定律是一个只有在稀溶液中才能成立的定律，在高浓度时（通常c 0.01mol/L），吸收质点之间的平均距离缩小到一定程度，邻近质点彼此的电荷分布都会相互受到影响，此影响能改变它们对特定辐射的吸收能力，因此，导致 A与c 线性关系发生偏差。,（2）. 化学因素：溶液中的溶质可因 c
8、 的改变而有离解、缔合、配位以及与溶剂间的作用等原因而发生偏离朗伯比耳(Lambert-Beer)定律的现象。,（3）. 仪器因素（非单色光的影响）：朗伯比耳(Lambert-Beer)定律的重要前提是“单色光”，即 只有一种波长的光；实际上，真正的单色光却难以得到。由于吸光物质对不同波长的光的吸收能力不同导致偏离。,（4）. 其它光学因素：（a）散射和反射：浑浊溶液由于散射光和反射光而偏离朗伯比耳(Lambert-Beer)定律；（b）非平行光。,六、实验延伸,固定碘的量，同时固定盐酸或丙酮的量，改变丙酮或盐酸的量， 求出x，y。,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 mL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、在每次等待读数过程中，如将样品池放在光路中将会对反应有什么 影响？3、丙酮溶液的配置中为何在容量瓶中加入少量蒸馏水？4、影响本实验精确度的主要因素有哪些，如何提高精确度？,七、思考题,
