丙酮碘化反应的速率方程实验报告姓名：王丹 学号：1017051032 班组：制药101班 同组人姓名：陆亚红 日期：2012年5月2日一．实验目的：1.掌握用孤立法确定反应级数的方法2.测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数；3.通过本实验加深对复杂反应特征的理解。

二．实验原理：大多数化学反应是由若干个基元反应组成的。

这类复杂反应的反应速率和反应物活度之间的关系大多不能用质量作用定律预示。

以实验方法测定反应速率和反应物活度的计量关系，是研究动力学的一个重要内容。

对复杂反应，可采用一系列实验方法获得可靠的实验数据，并据此建立反应速率方程式，以其为基础，推测反应的机理、提出反应模式。

孤立法是动力学研究中常用的一种方法。

设计一系列溶液，其中只有某一种物质的浓度不同，而其它物质的浓度均相同，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，从而确定速率方程。

丙酮碘化反应是一个复杂反应，其反应式为：H 3C CCH 3O+I 2+H 3C CCH 2I O H +I -++在实际操作中，一定浓度范围内，通常可以用物质的浓度替代活度表示某一物质对反应速率的影响，假设上述反应的反应速率常数方程为：H d d x y zc kc c c t+-=碘丙碘 （1） 式中，x 、y 、z 分别为丙酮、氢离子和碘的反应级数。

将该式取对数得：H d lg()lg lg lg lg d c k x c y c z c t+-=+++碘丙碘 （2） 在上述三种物质中，首先固定其中两个物质的浓度，配制出第三种物质浓度不同的一系列溶液。

如此，反应速率速率只是该物质浓度的函数。

以lg(d /d )c t -碘对该组分浓度的对数作图，所得直线的斜率即为该物质在此反应中的反应级数。

同理，可以得到其它两个物质的反应级数。

碘在可见光区有一个比较宽的吸收带，所以可利用分光光度计来测定丙酮碘化反应过程中碘的浓度随时间的变化关系。

按照朗伯-比耳（Lambert-Beer ）定律：lg lgIA T abc I ===-碘 （3）式中，，T 为透光率，I 和I 0分别为某一定波长的光线通过待测溶液和空白溶液后的光强，a 是摩尔吸光系数，b 为样品池光径长度。

以A 对时间t 作图，其斜率应为(d /d )a b c t ⋅⋅-碘，如已知a 和b ，则可计算出反应速率。

a 和b 可通过测定一已知浓度的碘溶液的吸光度A ，由（3）式求得。

若丙酮和酸的初始浓度远大于碘的浓度，可以发现A ~ t 图为一直线。

显然(d /d )c t -碘不随时间而改变时，该直线关系才成立。

表明反应速率与碘的浓度无关，因此丙酮碘化反应对碘的级数为零，即：z = 0。

则（2）式简化为：H d lg()lg lg lg d c k x c y c t+-=++碘丙 （4） 本实验首先选定丙酮浓度为0.2 mol ·dm -3，碘的浓度为0.002 mol ·dm -3，氢离子浓度为0.1，0.2，0.3，0.4和0.5 mol ·dm -3。

反应过程中可近似认为丙酮和酸的浓度保持不变。

测定上述五个反应系统A ~ t 的关系，从而求出lg(d /d )c t -碘，再作lg(d /d )c t -碘~H lg c +图，直线的斜率即为酸的反应级数。

同理，可以选定酸的浓度为0.2 mol ·dm -3不变，碘的浓度为0.002 mol ·dm -3，丙酮浓度为0.1，0.2，0.3，0.4和0.5 mol ·dm -3。

测定A ~ t 的关系，求出lg(d /d )c t -碘，作lg(d /d )c t -碘~lg c 丙图，直线的斜率即为丙酮的反应级数。

求出各个物质的反应级数后，即可由（1）式计算得到丙酮碘化反应的速率常数。

三．仪器和试剂：722型分光光度计 超级恒温水浴容量瓶（25 ml ）3个 移液管（5 ml ）两支 移液管（1ml ）一支 碘量瓶（100ml ）烧杯（50ml ）丙酮溶液（2.0mol/L ）盐酸溶液（2.0mol/L ）碘溶液（0.02mol/L ） 四．实验步骤：2．分光光度计校正在1 cm 的比色皿样品池里装2/3的蒸馏水。

将波长调节到520 nm 处，合上盖板，选择透射模式，调节拉杆位置到调零档上，按下0%T 使读数显示0.调节拉杆位置使装有蒸馏水的比色皿进入光路，用100%T按键使读数显示100.测量时，选择档调至吸光度（A）模式。

3.测吸光系数a将装有蒸馏水的洗瓶和碘溶液的容量瓶置于恒温水浴中恒温。

在一定的浓度范围内，配置碘溶液，测定其吸光度值，根据A=abc计算出ab值。

4.测反应溶液的A～t将装有丙酮溶液的磨口瓶、一定的体积的盐酸溶液和碘溶液的容量瓶置于恒温水浴中恒温。

待溶液均恒温后，在容量瓶中移入已恒温的一定体积的丙酮溶液，加入已恒温的蒸馏水，稀释至刻度。

迅速混匀后，计时，并尽快倒入样品池中读数。

之后，每隔半分钟读数一次，保证在吸光度回到0,100之前能均匀采得10点以上。

五．数据记录及处理：1 数据记录2．数据处理（1）ab的计算由对照组可知：c=1.5/1000×0.02/(25/1000)=0.0012mol/LA=abc 所以ab=0.260/0.0012=216.7（2）分别将测得的各组反应液的吸光度A值对时间t作图，求得其反应速率。

1.A1001502002503003504000.150.160.170.180.190.200.21At(s)斜率: -1.77671×10^-4所以反应速率为：-1.77671×10^-4/216.7=8.20×10^-72.B0.370.380.390.400.410.42At(s)斜率: -1.73333×10^-4所以反应速率为：-1.73333*10^-4/216.7=7.97×10^-7 3.C0.110.120.130.140.150.160.170.18At(s)斜率: -4.70991×10^-4所以反应速率为：-4.70991×10^-4/2167.=2.173×10^-6 4.D7080901001101201300.100.110.120.130.140.150.16At(s)斜率: -8.48553×10^-4所以反应速率为：-8.48553×10^-4/216.7=3.920×10^-6 35℃0.160.170.180.190.200.210.22At(s)斜率：-2.13333×*10^-4所以反应速率为：-2.13333×10^-4/216.7=9.8×10^-7 （3）根据速度求x ，y ，z 及k 。

因为在T 为26℃时：r1=8.20×10^-7 ; r2=7.97×10^-7 r3=2.173×10^-6 ; r4=3.920×10^-6 所以：x = 1，y = 1， z = 0根据k =12A2-A1t t ·ab 1·Y X CC 酸丙酮1得到：1、k1=（0.21-0.158)/(285×216.67×0.16×0.16)=3.2894×10^-52、k2=(0.412-0.365)/(270×216.67×0.16×0.16)=3.138×10^-53、k3=(0.177-0.106)/(150×216.67×0.32×0.16)=4.2668×10^-54、k4=(0.154-0.102)/(64×216.67×0.16×0.32)=7.3241×10^-5所以 k = 4.5046×10^-5当T=35℃时：k =(0.217-0.161)/(270×216.67×0.16×0.16)=3.7393×10^-5（4）.根据不同温度的速率常数k ，计算丙酮碘化反应的活化能Ea 因为：所以:Ea=8.314×299×308×ln(3.2894×10^-5/3.138×10^-5)/(308-299) = 1.584×10^5 J 六、思考题问：动力学实验中，正确计算时间是很重要的步骤。

本实验中，从反应物开始混合到开始读数，中间有一段不短的操作时间，这对实验有无影响？答：理论上有，但实际上几乎没有影响，理论系统误差很小。

而且反应刚开始会有很多不确定因素—反应液是否完全混匀、生成中间体浓度需要多长时间达到稳态近似法处理的条件d[M]/dt= 0 等。

且因为实验是依据c （I3-）- t 取得反应速率k 的。

而在实验条件下， c （I3-）- t 为一条直线，故计时稍晚，实验得到的数据是正确实验条件下的部分，但其仍为直线，直线的斜率仍旧是反应的速率k 。

但是如果计时过晚，使得I2反应殆尽，则d （I2）会很小，作图时容易出现大的误差。

七、实验小结本实验,在反应开始时刻,速度较进行一段时间的速率快。

由于实验中反应物混合到开始测定有一段不是很短的时间，因此实验室应将反应物混合后，应立即测定不同时间的吸光度。

加丙酮溶液时，迅速混匀时，不够迅速，会导致实验误差增大，所以实验要眼疾手快。