1、 物理化学 实验报告 学号： 姓名： 班级： 实验题目 :丙酮碘化反应 平均室温： 20.8 平均气压： 98.9 Kpa 同组人： 日期： 2013-4-16 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、速度常数及活化能。 2进一步掌握分光光度计的使用方法。 二、实验原理 孤立法，即设计一系列溶液，其中只有某一种物质的浓度不同，而其他物质的浓度均相同，借此可以求得反应对该物质的级数。同样 亦可得到各种作用物的级数，从而确立速率方程。 丙酮碘化是一个复杂反应，其反应式为 C H 3 COC H 3 + I 2 C H 3 C C H 2 IO+ H + + I -H +
2、设丙酮碘化反应速率方程式为： zIyHC Lx C OC HCHI CCkCdtdC2332 （ 1） 式中 k 为反应速率常数，指数 x、 y、 z 分别为丙酮，酸和碘的反应级数。将该式取对数后可得： 2332 lglglglglg IH C LO C HCHI CzCyCxkdtdC （ 2） 在上述三种物质中，固定其中两种物质的浓度，配置第三种物质浓度不同的一系列溶液，则反应速率只是该物质浓度的函数。以 lg(-dC 碘 /dt)对该组分浓度的对数作图，所得直线即为该物质在此反应中的反应级数。同理，可得其他两个物质的反应级数。 碘在可见光区有很宽的吸收带，可用分光光度计测定反应过程中碘浓
3、度随时间变化 的关系。按照比尔定律可得： 20lglgA IabCIIT （ 3） 式中 A 为吸光度， T 为透光率， I 和 I0 分别为某一特定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，以 A 对时间 t 作图，斜率为 ab(-dC 碘 /dt).测得 a 和 b，可算出反应速率。 若 C 丙酮 CHCl C 碘 ，发现 A 对 t 作图后得一直线。显然只有在(-dC 碘 /dt)不随时间改变时才成立，意味着反应速率与碘的浓度无关，从而得知该反应对碘的级数为零。 当控制碘为变量时，反应过程中可认为丙酮和盐酸的浓度不变，又因为z 为 0，则由（ 2
4、）积分可得： ）（酸丙碘碘 12yx21 tCC tkCC 将（ 3）代入后可得： yxCabttAk酸丙）（ C11A1221 三、仪器与试剂 722 分光光度计 1 套 丙酮标准液 (2.mol dm-3) 超级恒温槽 1套 HCl 标准液 (1.9355mol dm-3) 秒表 1 块 I2 标准液 (0.01 mol dm-3) 容量瓶（ 25ml） 7 个 刻度移液管（ 5 ml） 各 3 支 四、主要实验步骤 1打开分光光度计，将波长调至 470nm 处； 2用蒸馏水作为参比溶液，反复将分光光度计调整 0T、 100T； 3用分光光度计测量 ab 的数值以便于算出反应速率；即测 0
5、.001mol/l 碘液的吸光度； 4按表中各物质用量配置溶液，分别测其吸光度随时间的变化数值。 五、数据处理与结果讨论 A1=0.399 ,A2=0.410 al= ( 1 2) / 22AAcI = (0.41 0.399) / 20.001 =404.5 1计算混合溶液的丙酮、盐酸、碘的浓度 容量瓶号 CA/mol.L-1 CH+/mol.L-1 CI2/mol.L-1 1 0.4 0.1 0.0002 2 0.2 0.1 0.0002 3 0.4 0.2 0.0002 4 0.4 0.1 0.0001 2将记录数据用 excel 处理（ At），求出斜率 m。 图 1： 1 号瓶 D/
6、Ty = -0.0039x + 0.1744R2= 0.996800.020.040.060.080.10.120.140.160.180 5 10 15 20 25斜率 K1=-0.0039，根据计算可求得反应速率为： R1= K1/ al = -9.64 10-6 图 2： 2 号瓶 y = -0.002x + 0.1609R2= 0.980300.020.040.060.080.10.120.140.160 5 10 15 20 25斜率 K2=-O.OO2 反应速率 R2=K2/ al =-4.94 10-6 图 3： 3 号瓶 y = -0.0085x + 0.161R2= 0.99
7、710.080.090.10.110.120.130.140.152 3 4 5 6 7 8 9 10斜率 K3=-0.0085 反应速率 r3=K3/al=-2.10 10-5 图 4：四号瓶 y = -0.0043x + 0.1252R2= 0.98910.070.0750.080.0850.090.0950.10.1050.110.1150.122 3 4 5 6 7 8 9斜率是 K4=-0.0043 反应速率 r4=K4/al=-1.06 10-5 3计算反应分级数。 P 为丙酮的反应级 ：22, 2 , 2, 2 ,121 ,1 ,1 ,1,1p r q ppAIHA pp r q
8、 pA I AHk c c c ucr ur k c c c c -664.94*109.64*10 1()2p P=0.96 r 为 H+的反应级数 22, 3 , 3, 3 , 331 ,1 ,1 ,1,1p r q rrAIHH rp r q rA I HHk c c c ucr ur k c c c c 13( lg / lgrrrr 级 数 ）=1.12 q 为碘的速率常数 22, 4 , 4, 4 2 , 441 ,1 ,1 2 ,1,1p r q rrAIHI qp r q rA I IHk c c c ucr ur k c c c c 14( lg / lgrqur 级 数 ）
9、=-0.14 4计算反应速度常数 k 值（根据前面计算的分级数计算 k，由 4 次实验的数据计算 k，取平均值）。 K1=r1/( 2,1 ,1,1p r qAIHkc c c )=-9.29 10-5 K2=r2/ 2,2 ,2,2p r qAIHc c c =-9.26 10-5 K3=r3/ 2,3 ,3,3p r qAIHc c c =-9.32 10-5 K4=r4/ 2,4 ,4,4p r qAIHc c c =9.27 10-5 K(平均 )=（ K1+k2+k3+k4） /4=-9.29 10-5 六、思考题 1. 经过作图后可知，在丙酮碘化反应中反应速率对丙酮、氢离子、碘的反应级数分别为 1、 1、 0。该反应的总级数为 2.，是一个二级反应。 2. 在本实验中将丙酮溶液加入含有碘，盐酸的容量瓶时 并不立即开始计时，而注入比色皿时才开始计时，这样作是否可以，为什么？ 答： 不可以，因为求比值用一定初始浓度，因为混合后做为零点，那时候的浓度都已经改变了。 3.影响本实验结果精确度的主要因素有哪些？ 答： 计时时的误差，分光光度计的误差，溶液配制时的误
