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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
设丙酮碘化反应速率方程式为:
(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:
(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度随时间变化
的关系。按照比尔定律可得:
(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)积分可得:
将(3)代入后可得:
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0.001mol/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= = =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(A~t),求出斜率m。
图1:1号瓶
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
斜率K2=-O.OO2
反应速率R2=K2/ al =-4.94×10-6
图3:3号瓶
斜率K3=-0.0085
反应速率r3=K3/al=-2.10×10-5
图4:四号瓶
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:
P=0.96
r为H+的反应级数
=1.12
q 为碘的速率常数
=-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/()=-9.29×10-5
K2=r2/=-9.26×10-5
K3=r3/=-9.32×10-5
K4=r4/=9.27×10-5
K(平均)=(K1+k2+k3+k4)/4=-9.29×10-5
六
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