丙酮碘化反應(yīng)數(shù)據(jù)處理

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丙酮碘化反應(yīng)

物理化學(xué)試驗(yàn)報(bào)告2023-05-0918:29:22閱讀70評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．利用分光光度計(jì)測(cè)定酸催化時(shí)丙酮碘化反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)、速度常數(shù)；

2．把握分光光度計(jì)的使用方法；

二、試驗(yàn)原理

丙酮碘化反應(yīng)是一繁雜反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：

H+是反應(yīng)的催化劑，因丙酮碘化反應(yīng)本身有H+生成，所以，這是一個(gè)自動(dòng)催化反應(yīng)，又由于反應(yīng)并不停留在生成一元碘化丙酮上，反應(yīng)還繼續(xù)下去。所以應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件，測(cè)定初始階段的反應(yīng)。因碘溶液在可見(jiàn)光區(qū)有寬的吸收帶，而在此吸收帶中鹽酸、丙酮、碘化丙酮和碘化鉀溶液則沒(méi)有明顯的吸收，所以可采用分光光度計(jì)法直接觀測(cè)碘濃度的變化，從而測(cè)量反應(yīng)的進(jìn)程。

根據(jù)公式：al=(lg100-lgT)/CI2求得比色皿的al值

該反應(yīng)的速率方程可表示為：

v=dCE/dt=-dCA/dt=-dCI2/dt=kCpACqI2CrH+

式中CE,CA,CI2,CH+分別為碘化丙酮，丙酮，碘，鹽酸的濃度；k為速度常數(shù)；指數(shù)p,q,r分別為丙酮，碘和氫離子的反應(yīng)

級(jí)數(shù)。

試驗(yàn)證明在本試驗(yàn)條件下，丙酮碘化反應(yīng)對(duì)碘是零級(jí)反應(yīng)，即q為零。所以，v=dCE/dt=kCACH+

對(duì)上式積分后可得：CE=kCACH+t+C又由于dCE/dt=-dCA/dt=-dCI2/dt

A=alCI2(比爾-蘭伯定理：A為吸光度；T為透光度)

A=-lgTal=(lg100-lgT)/CI2

得：lgT=k(al)CACH+t+B

由lgT對(duì)t做圖，通過(guò)其斜率m可求得反應(yīng)速度，即：m=k(al)CACH+

又有：v=m/(al)

p

r

p

r

p

rp

r

為了確定反應(yīng)級(jí)數(shù)P，至少進(jìn)行兩次試驗(yàn)，用腳注數(shù)字分別表示各次試驗(yàn)。當(dāng)丙酮初始濃度不同，而氫離子、碘的初始濃度

分別一致時(shí)，即：

cA2=ucA1，cH+2=cH+1，CI22=CI21則有：v2/v1=kc

p

rqprqpA2cH+2cI22/kcA1cH+1cI21=u

lg(v2/v1)=plgu

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

同理：當(dāng)丙酮、碘的初始濃度分別一致，而酸的濃度不同時(shí)，即：

cA3=cA1cI23=cI21cH+3=ωcH+1這樣便可得出：r=(lgv3/v1)/lgω又由于：cA4=cA1cH+4=cH+1cI24=xcI21

則有：q=(lgv4v1)/lgx

從而做四次試驗(yàn)，可求得反應(yīng)級(jí)數(shù)p、r、q。

三、試驗(yàn)儀器及藥品

儀器：unico2000型分光光度計(jì)、秒表、6個(gè)容量瓶（50ml）、移液管（5ml、10ml）

藥品：標(biāo)準(zhǔn)碘溶液（0.01095mol·L-1）、標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液（1.0254mol·L-1）、標(biāo)準(zhǔn)丙酮溶液（2mol·L-1）

四、試驗(yàn)步驟

1．將分光光度計(jì)的波長(zhǎng)調(diào)到520納米處。用蒸餾水調(diào)理分光光度計(jì)，使其處于透光率“100〞的位置上。

2．求al值。取5ml標(biāo)準(zhǔn)碘溶液（0.01095mol.L-1）在50ml的容量瓶中配制0.001095mol.L-1碘溶液，測(cè)其透光率，更換

碘溶液再重復(fù)測(cè)兩次，取其平均值，求al值。

容量瓶號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)標(biāo)準(zhǔn)碘溶液/ml1010105標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液/ml55105標(biāo)準(zhǔn)丙酮溶液/ml1051010蒸餾水/ml25302030

3．丙酮碘化反應(yīng)的速度常數(shù)的測(cè)定。用移液管分別吸取標(biāo)準(zhǔn)碘溶液（0.01095mol.L-1）10ml、10ml、10ml、5ml，注入1到4號(hào)的4只枯燥的50ml容量瓶中，另取一只移液管分別向1到4號(hào)容量瓶中參與標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液（1.0254mol.L-1）5ml、5ml、10ml、5ml。往1號(hào)瓶中參與標(biāo)準(zhǔn)丙酮溶液（2mol.L-1）10ml，當(dāng)丙酮溶液參與一半時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后參與蒸餾水迅速定容到50ml，

搖勻，用其中的溶液清洗比色皿二次，測(cè)其透光率，每隔一分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，直到取10到12個(gè)數(shù)據(jù)為止。

分別向2、3、4號(hào)瓶中參與5ml、10ml、10ml，用同樣的方法測(cè)定不同時(shí)間的透光率。

五、思考題

1．動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)中，正確計(jì)算時(shí)間是很重要的試驗(yàn)關(guān)鍵。本試驗(yàn)中，從反應(yīng)物開(kāi)始混合，到開(kāi)始讀數(shù)，中間有一段不很短的

操作時(shí)間，這對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有無(wú)影響？

答：無(wú)影響。由于測(cè)得的透光率仍是該時(shí)刻本來(lái)的透光率，作出的曲線仍與原來(lái)曲線斜率一樣，所以這樣做對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)影

響。

2．影響本試驗(yàn)結(jié)果確切度的主要因素有哪些？

答：主要因素有：（1）確鑿量取和配制溶液；（2）測(cè)量之前混合液要充分地?fù)u勻；

（3）保持比色皿的清潔；

（4）在測(cè)定過(guò)程中用蒸餾水屢屢校正透光率“0〞點(diǎn)和“100〞點(diǎn)；

（5）讀數(shù)時(shí)要迅速確鑿。

六、數(shù)據(jù)處理1．求al

CI2=0.002000mol/Lal=(lg100-lgT)/CI2

透光率T/%43.1平均值/%42.9al/L*mol-1183.2743.043.0

2．混合溶液的時(shí)間-透光率溫度：22.2℃

1號(hào)時(shí)間/min透光率T/%lgT1.5627.41.4372.5629.51.4703.5631.41.4974.5633.41.5245.5635.51.5506.5638.01.5807.5640.61.6098.5643.41.6379.5646.31.66610.5649.61.69611.5653.01.72412.5656.71.754

2號(hào)時(shí)間/min透光率T/%lgT3號(hào)時(shí)間/min透光率T/%lgT4號(hào)時(shí)間/min透光率T/%1.4919.61.2921.2835.01.5441.4744.31.6462.4920.21.3052.2840.21.6042.4747.31.6753.4920.91.3203.2845.81.6613.4750.91.7074.4921.61.3344.2852.51.7204.4755.11.7415.4922.51.3525.2860.51.7825.4759.81.7776.4923.41.3696.2870.01.8456.4765.21.8147.4924.41.3877.2880.61.9067.4771.31.8538.4925.41.4057.5887.21.9418.4778.31.8949.4926.61.4258.2893.61.9719.4786.21.93610.4927.81.4448.5897.81.99010.4788.71.94811.4929.01.4629.16100211.4791.71.96212.4930.41.48312.4794.71.976lgT

3．混合溶液的丙酮、鹽酸、碘的濃度

容量瓶號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)0.40000.20000.40000.4000CA/mol.L-1CH+/mol.L-1CI2/mol.L-10.199570.199570.399140.19957

4.用表中數(shù)據(jù)，以lgT對(duì)t作圖，求出斜率m。

0.004000.004000.004000.002001號(hào)：lgT與t的關(guān)