丙酮碘化反应级数的测定实验报告.doc.doc

【实验背景及原理】复杂反应不是经过简单的一步就能完成的,而是要通过生成中间产物的许多步骤来完成的,其中每一步都是一个基元反应。常见的复杂反应有对峙反应,平行反应和连续反应等。大多数化学反应是复杂反应,反应级数是根据实验的结果而确定的,并不能从化学计量方程式简单的利用质量作用定律推得。反应级数的确定是很重要的,它不仅告诉我们浓度是怎样影响反应速度,从而通过调整浓度来控制反应速度,而且可以帮助我们推测反应机理,了解反应真实过程。确定反应级数的方法通常有孤立法(微分法)、半簑期法、积分法,其中孤立法是动力学研究中的常用方法。本实验用孤立法确定丙酮碘化反应级数,从而确定丙酮碘化反应速率方程。酸催化的丙酮碘化反应是一个复杂反应,初始阶段反应为:(丙酮)A(碘化丙酮)++H是反应的催化剂,因丙酮碘化反应本身有H生成,所以,这是一个自催化反应。一般认为该反应的反应机理包括下列两步:这是一个连续反应。反应(1)是丙酮的烯醇化反应,它是一个可逆反应,进行得很慢。反应(2)是烯醇的碘化反应,它是一个快速且能进行到底的反应。由于反应(1)速率很慢,而反应(2)的速率又很快,中间产物烯醇一旦生成又马上消耗掉了。根据连续反应的特点,该反应的总反应速率由反应(1)所决定。设反应动力学方程为:dcIxyz2(1),,+AIH2dt-1cc式中:c,,分别为碘化丙酮(A)、丙酮、碘、盐酸的浓度,mol?L;xyz,,+AIH2k分别代表丙酮、氢离子、碘的反应级数,为速率系数。将上式两边取对数得:dc,,I2lglglglglg,,,,,kxcyczc(2)+,,AIH2dt,,dc,,I2lgclgclg,xyz,,lgc从上式可以看出,反应级数分别是对、、的偏微+,,IAH2dt,,分,如果用图解法,我们可以这样处理:在三种物质中,固定两种物质的浓度,dc,,I2lg,配制出第三种物质浓度不同的一系列溶液,以对该组分浓度的对数作,,dt,,图,所得斜率即为该物质在此反应中的反应级数。因碘在可见光区有一个很宽的吸收带。而在此吸收带中盐酸、丙酮、碘化丙酮和氯化钾溶液则没有明显的吸收,所以可采用分光光度法直接观察碘浓度随时I10,,,,Abclglg间的变化关系。根据朗伯比尔定律:I2TIAbc,,从而有:(3)I2式中:A为吸光度,T为透光率,I和I分别为某一波长的光线通过待测溶液和0空白溶液的光强度,ε为吸光系数,b为比色皿厚度。测出反应体系不同时刻的吸光度,作A-t图,其斜率为:dcdc1dAdAII22或(4),,,,,,b,dtbdtdtdtb如已知ε和(b=1cm),即可算出反应速率。若反应物I是少量的,而丙酮和酸对碘是过量的,则反应在碘完全消耗以前,,,,丙酮和酸的浓度可认为基本保持不变,即(本实验浓度范围:丙酮,AIH2-1-,?L,,?L,,-1mol?L),实验发现A-t图为一条直线,说明反应速率与碘的浓度无关,所以,z=0,c同时,可认为反应过程中c和保持不变,对速率方程(1)两边积分得:+tt,,,,,+IIA21H2122Abc,,将代入上式并整理得:I2,,AA,1112k,,,,,xy,,,A21,,HAA,dA21因A-t图为直线,,所以,ttdt,21dA11,,k,,,,(5),,xy,,,+AH【仪器与试剂】722s型分光光度计1台;比色皿2个;秒表1块;酸碱滴定管1套(带滴定架);500mL棕色容量瓶2个;250mL容量瓶3个;100mL容量瓶3个;50mL容量瓶8个;5mL移液管3支;10mL移液管3支;25mL移液管2支;30mL移液管2支。纯碘,纯溴,碘化钾,溴化钾,硫代硫酸钠标准,碘标准溶液(•L-1),丙酮,盐酸,淀粉指示剂;-1,•L-1,•L-1(含2?KI)【实验过程】,溶于少量水中,然后移入500mL棕色试剂瓶中,加水稀释至500mL,摇匀。+I?2NaI+,25ml碘液,加50ml水、(HCl)盐酸,摇匀,(Na2S2O3)的NaSO标准溶液滴定近终点(微黄色),淀粉指示223剂,继续滴定至溶液兰色消失为终点。×C11C=V式中:―滴定消耗NaSO标准溶液体积,mL;V1223―NaSO标准溶液浓度,mol/L;C1223―