-分光光度法测定丙酮碘化反应的速率方程

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1、《物理化学实验》分光光度法测定丙酮碘化反应的速率方程一、实验目的1.掌握用孤立法确定反应级数的方法;Z/T"J8W  S,k$w)JQ1K.{%x)}.w5O9T1g  Y#O5d1L,^#g2.4e)^;L,[2}+t2掌握分光光度计的使用和校正方法,实验数据的作图处理方法；O3.测定用酸作催化剂时丙酮碘化反应的速率常数及活化能；4.初步认识复杂反应机理，了解复杂反应的表观速率常数的求算方法。二、实验原理反应(1)是丙酮的烯醇化反应，它是一个很慢的可逆反应，反应(2)是烯醇的碘化反应，它是一个快速且趋于进行到

2、底的反应。因此，丙酮碘化反应的总速率是由丙酮的烯醇化反应的速率决定，丙酮的烯醇化反应的速率取决于丙酮及氢离子的浓度，如果以碘化丙酮浓度的增加来表示丙酮碘化反应的速率，则此反应的动力学方程式可表示为:(3)式中，CE为碘化丙酮的浓度;CH+为氢离子的浓度;CA为丙酮的浓度;k表示丙酮碘化反应总的速率常数。由反应(2)可知:(4)因此，如果测得反应过程中各时刻碘的浓度，就可以求出dCE/dt。由于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，从而求出反应的速率常数。若在反应

3、过程中，丙酮的浓度远大于碘的浓度且催化剂酸的浓度也足够大时，则可把丙酮和酸的浓度看作不变，把(3)式代入(4)式积分得:(5)按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律，某指定波长的光通过碘溶液后的光强为It，通过蒸馏水后的光强为I0，则透光率可表示为:《物理化学实验》(6)并且透光率与碘的浓度之间的关系可表示为:(7)式中，T为透光率，ε为比色槽的光径长度，ε是取以10为底的对数时的摩尔吸收系数。将(5)式代入(7)式得:(8)由lgT对t作图可得一直线，直线的斜率为kεdCACH+。式中εd可通过测定一

4、已知浓度的碘溶液的透光率，由(7)式求得，当CA与CH+浓度已知时，只要测出不同时刻丙酮、酸、碘的混合液对指定波长的透光率，就可以利用(8)式求出反应的总速率常数k。由两个或两个以上温度的速率常数，就可以根据阿累尼乌斯(Arrhenius)关系式估算反应的活化能。或(9)为了验证上述反应机理，可以进行反应级数的测定。根据总反应方程式，可建立如下关系式:式中α，β，γ分别表示丙酮、氢离子和碘的反应级数。由于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，从而求出反应的速率常

5、数。若在反应过程中，丙酮的浓度远大于碘的浓度且催化剂酸的浓度也足够大时，则可把丙酮和酸的浓度看作不变，由lg(I2)～t作图，可得一直线，直线的斜率为反应速率。若保持氢离子和碘的起始浓度不变，只改变丙酮的起始浓度，分别测定在同一温度下的反应速率，则:(10)同理可求出β，γ         （11）《物理化学实验》四.仪器药品1.仪器：752型紫外-可见分光光度计1套;比色皿;烧杯；容量瓶；量筒;移液管（1.5ml，3ml，5ml，10ml）；停表2.药品：碘溶液(0.02mol·dm-3);标准盐酸溶液(1m

6、ol·dm-3);丙酮溶液(4mol·dm-3)。五、实验步骤1.调整分光光度计:将波长调到565nm。2.测定丙酮碘化反应的速率常数：取10ml碘溶液加40ml水,倒入比色皿,调整分光光度计为浓度模式,浓度值调为400(代表实际浓度为0.004mol/L),按确认键---参比溶液.以后再放入反应溶液,即可随时显示碘的浓度值.每1min读一个数值，每种溶液读取15个数。3.测定以下四种溶液的反应速率各反应物的用量如下:编号碘溶液（ml）0.02mol·dm–3丙酮溶液（ml）4mol·dm-3盐酸溶液（ml）2

7、mol·dm-3水（ml）总体积（ml）110.06.010.014.050.0210.03.010.017.050.0310.06.05.024.050.045.06.010.019.050.0六、数据记录与处理1.把实验数据填入下表:温度：14.4℃，大气压：99.8kpa《物理化学实验》编号①编号②编号③编号④时间t/min吸光度A吸光度A吸光度A吸光度A40.5000.3700.3500.33550.4800.3500.3500.33560.4500.3400.3500.33570.4000.3400.

8、3500.32080.3500.3400.3450.29090.2800.3300.3400.220100.2700.3300.3400.220110.2670.3300.3400.200120.2650.3250.3300.200130.2580.3200.3250.195140.2500.3150.3200.195150.2450.3110.3190.195160.2380.304