實驗10復雜反應——丙酮碘化反應.docx

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1、實驗10復雜反應——丙酮碘化反應【實驗者信息】【同組實驗者】【實驗日期】【提交報告日期】1引言1.1實驗目的（1）采用分光光度法測定用酸作催化劑時丙酮碘化反應的速率系數(shù)、反應級數(shù)和活化能；（2）通過本實驗加深對復合反應特征的理解；（3）熟練掌握分光光度計的原理和使用方法。1.2實驗背景知識只有少數(shù)化學反應是由一個基元反應組成的簡單反應，大多數(shù)化學反應并不是簡單反應，而是由若干個基元反應組成的復合反應。大多數(shù)復合反應的反應速率和反應物濃度間的關系不能用質(zhì)量作用定律表示。因此用實驗測定反應速率與反應物或產(chǎn)物濃度間的關系，即測定反應對各組分的分級數(shù)，從而得到復合反應的速率方程，乃是研究反

2、應動力學的重要容。對于復合反應，當知道反應速率方程的形式后，就可以對反應機理進行某些推測。如該反應究竟由哪些步驟完成，各個步驟的特征和相互聯(lián)系如何等等。實驗測定表明，丙酮與碘在稀薄的中性水溶液中反應是很慢的。在強酸（如鹽酸）條件下，該反應進行得相當快。但強酸的中性鹽不增加該反應的反應速率。在弱酸（如醋酸）條件下，對加快反應速率的影響不如強酸（如鹽酸）。1.3實驗原理1.3.1丙酮碘化反應(CH3)2CO+I3-H+CH3COCH2I+H+2I-該反應的速率方程為：r=-dc((CH3)2CO)dt=-dc(I3-)dt=dc(CH3COCH2I)dt=kcα((CH3)2CO)cβ

3、(I3-)cδ(H+)其中α、β和δ分別為反應對丙酮、碘和氫離子的分級數(shù)。1.3.2反應進程跟蹤由于I3-離子在可見光區(qū)有一個比較寬的吸收峰，且對于本反應而言，在這個吸收峰的圍，其他物質(zhì)（如鹽酸、丙酮等）沒有明顯的吸收，故可通過使用分光光度計測定I3-的吸收（即測定溶液的吸光度）來定量計算碘離子濃度，從而跟蹤反應進程。所參考的理論：朗伯-比爾定律A=εLc其中A為吸光度，ε為吸收系數(shù)，L為分光光度計中的光路徑長度，c為溶液濃度。但對于碘離子的吸光過程，由于存在可逆反應：I3-→I2+I-且I2在I3-的吸光區(qū)域附近也存在吸光現(xiàn)象，故由分光光度計測得的吸光度為兩者吸光作用相疊加的結(jié)果

4、。不過，當光的波長處于565nm時，兩離子的吸收系數(shù)相同，進而有：A=AI3-+AI2=εI3-LcI3-+εI2LcI2=εI3-LcI3-+cI2即將溶液中碘的不同形式統(tǒng)一為初始總碘濃度。且εI3-L可通過對于已知初始總碘濃度的溶液的吸光度測定求得，并用于后續(xù)實驗。1.3.3反應對各物質(zhì)級數(shù)的測定（A）丙酮碘化反應對碘為零級反應，即β=0，進而反應速率常數(shù)公式化為：r=-dc(I3-)dt=dc(CH3COCH2I)dt=kcαCH32COcβI3-cδH+=kcαCH32COcδH+=const.則擬合cI3-~t應得到一條直線，其斜率即為反應速率r。（B）本實驗進行4組不同

5、條件的實驗P、Q、R、S，使：cCH32CO，P=ucCH32CO，Q，cH+，P=cH+，Q，cI3-，P=c(I3-，Q)則P、Q兩組實驗的反應速率之比表示為：r(P)r(Q)=kcαCH32CO，PcδH+，PkcαCH32CO，QcδH+，Q=uα兩側(cè)取對數(shù)后可以得到反應級數(shù)表達式：α=lgr(P)r(Q)lgu基于相同原理，分別控制不同反應物的用量為變量設計實驗R、S，得到：cCH32CO，P=cCH32CO，R，cH+，P=ωcH+，R，cI3-，P=c(I3-，R)δ=lgr(P)r(R)lgωcCH32CO，P=cCH32CO，S，cH+，P=cH+，S，cI3-，

6、P=xc(I3-，S)β=lgr(P)r(S)lgx1.3.4反應活化能的測算活化能測算依據(jù)Arrhenius經(jīng)驗公式：k=Aexp-EaRT在兩個不同的溫度下得到反應速率常數(shù)數(shù)據(jù)，即可求得活化能Ea。2實驗操作2.1實驗準備2.1.1實驗儀器及器具（1）10mL移液管×1、5mL移液管×3、25mL容量瓶×1、滴管等必備實驗用品；（2）計算機輔助記錄的分光光度計（含比色皿）×1、恒溫槽×1。2.1.2實驗藥品0.02120mol/LI2溶液、1.3638mol/LHCl溶液、3.372mol/L丙酮溶液、去離子水。2.2實驗條件相關分析2.2.1本實驗條件記錄【室溫】19.6℃；

7、【濕度】70%；【氣壓】101.30kPa2.2.2實驗條件對實驗結(jié)果影響分析（1）本實驗所考察的為一液相反應，故濕度和氣壓對實驗不產(chǎn)生影響；（2）在實驗過程中，存在下列操作：a)將藥品液體取出恒溫槽進行配制；b)所有反應物混合后使用混合液潤洗比色皿。此兩項操作是暴露在室溫下進行的，而室溫低于實驗溫度（25℃或30℃），故將會影響反應速率（測得的反應速率較真實值將有所下降），進而對求得的反應級數(shù)和反應活化能產(chǎn)生不可測（由于公式復雜）影響。因此，室溫與實驗溫度相差越大，