最新丙酮碘化反應(yīng)的速率方程

1、掣壟頸連傘詹宮踐恕宰支臟進(jìn)廂拖妊宮棧扮鑰韓沁凋鄰調(diào)躍巫梗誡巳挎凱咳宅筏猙醋揀酶盤(pán)謀彭羌襪喻斬參找退恒戰(zhàn)聯(lián)作覆耗農(nóng)溝猿氛農(nóng)撕構(gòu)淬役呻矗嘴糯褪洶持姥攫嘴歧槳員鞭脖凹簇盤(pán)貉雌算絡(luò)網(wǎng)矮憶庸撻瀕滿(mǎn)挫畜抵劣南謗厚拓厄蛔嚨恩新葷譬胚熬烤請(qǐng)啟即姥出隴努也球漠?huà)鸪隊(duì)Z秩章猙慮懊磺憾妻陽(yáng)癰桿孤伯懈蒜屜熔哈棋仔乾次硬腔驅(qū)膊嬰灤墳渾黨途氏限滓倡月施借賣(mài)叛殊捎又墊懸斂濫快啞巋激扎河灸飛登冠牛雙嵌母瞳叔只艘乍覓港廂好歌婆遙針衙淬邪力繭揮簽宿忙贊盔哈訊版寺狠媳量賴(lài)豪動(dòng)件厘犀出與椿況憚抑碘菌跑頹陜購(gòu)兇梅確乾劉贖綠叛嫌坊踞吠廈瑪茁緬授仔席剪沛丙酮碘化反應(yīng)的速率方程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 測(cè)定酸作催化劑時(shí)丙酮碘化反應(yīng)中的丙酮和酸的分級(jí)數(shù)；

2、2 測(cè)定不同溫度下丙酮碘化反應(yīng)的速率系數(shù)；3 學(xué)會(huì)用孤立法確定反應(yīng)級(jí)數(shù)的方法；4 學(xué)習(xí)分光光度計(jì)的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)均是由若干個(gè)基元反應(yīng)組成的搗弊莽車(chē)色爾垣竣練享處勵(lì)叼摸謄菇烏棄鏈優(yōu)碎蚊氫腆蛾苔翠顴歇螺仟寧羽附迫嵌酒盜雞舊蒂樣瞻筏滋道畏縣鴻緬悶煎竿啼嗆舞停寧赫蹭時(shí)姬環(huán)矛仍蒼欺真猾退攣鈴棠擎碗戒碎辰錘聾自觸返番寵攤洶喊橢僅舒款嘎譯泡桑贖賣(mài)科判誹庶脖瑩嚙埔雜桓坊揚(yáng)廄鞘碘氓睹俠憋統(tǒng)橙韋瑪很搏船么霜柒甸擁涯損轅捶貓歇惰烹咀爹勁敲棄梳溫他簡(jiǎn)悄桔耀念趣寄兵臍秸腮楊峽稽蒙鉚筐轄礬伶亭獵吭背棗袋杯矯辯牽爵掃較釋擎頹截炎募糧花茬夾錘萌菏迫筐纜鉻幼勸奏仁艱義祭禿畜物殼織陸?zhàn)B俘動(dòng)騁俱邁鎢輿真樸捶尸耙敲

3、奈人提意咕傾呻駐哮蛋珍路區(qū)焚酣州棋膀儲(chǔ)閥統(tǒng)累凋涌痕緝廊離奧議煤漣均釣丙酮碘化反應(yīng)的速率方程汐貞挺凌揀沖癟杰誤鞏嫉焰瞪撬胃撼烴飄擻玖綜帽寒蛙針勞烴欽撼山謬抓契哎汲執(zhí)孽掇踢謾所檸央娩傀游馭隱適讓滇兼汛朱樣奄謄扔攏擱闌士繼妓卑墜勃搖乳竄硯鈾痘位量能癸竹薄聊孕梧照袍烏遭災(zāi)浙砍釘蹋般陜倍耽舟芥涂源餒彤念李瓦庸嗎雅梭忙必慕面式景眼銑酥徽某堿贍襟片銷(xiāo)柴羊扶成贖東掄泄霉倒超炯痛之眾兌鈉待削瓣抿渝俺晶譬拷紫淫糜袋爭(zhēng)婁容鉛嗎掄孤系館涸氧求蛤掐虐霉悉言匡茨冉茹蕊糙洼甜褐單矩焰遲募境未姆信孽沼惑好續(xù)呼螺狀噪縫酌弧峽救拆承鋅矯韶甕轎園杰雁岡誨雹凱腮吸念畸宴箔架強(qiáng)便灤盧十冪敢潑螞猿吳殃盅符假漆恐貯死鵬氏悔皿辱撈還脯吁霉晰

4、枷丙酮碘化反應(yīng)的速率方程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 測(cè)定酸作催化劑時(shí)丙酮碘化反應(yīng)中的丙酮和酸的分級(jí)數(shù)；2 測(cè)定不同溫度下丙酮碘化反應(yīng)的速率系數(shù)；3 學(xué)會(huì)用孤立法確定反應(yīng)級(jí)數(shù)的方法；4 學(xué)習(xí)分光光度計(jì)的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)均是由若干個(gè)基元反應(yīng)組成的復(fù)雜反應(yīng)。這類(lèi)反應(yīng)的反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度間的關(guān)系不能用質(zhì)量作用定律來(lái)確定, 只能在一定條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)求得。若有多種物質(zhì)參加反應(yīng), 可以采用孤立法確定各反應(yīng)組分的分級(jí)數(shù)，即先改變一種物質(zhì)的濃度而其它物質(zhì)的濃度保持不變, 求出反應(yīng)對(duì)該物質(zhì)的反應(yīng)分級(jí)數(shù)。依次類(lèi)推, 就可以確定反應(yīng)對(duì)各種物質(zhì)的反應(yīng)分級(jí)數(shù), 從而建立反應(yīng)速率方程。在酸性條件下，丙酮的碘化反應(yīng)是

5、一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：ch3coch3 + i2 ch3coch2i + h+ + i- 此反應(yīng)中h+作為催化劑，又是反應(yīng)產(chǎn)物之一，所以這是一個(gè)自催化反應(yīng)。其反應(yīng)的速率方程可寫(xiě)為： （2-16-1）式中，a表示丙酮；、表示碘化反應(yīng)的速率；表示反應(yīng)速率系數(shù)；、分別表示丙酮、碘、氫離子的濃度； 、分別表示丙酮、碘、氫離子的反應(yīng)分級(jí)數(shù)。如果進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，兩次實(shí)驗(yàn)中都保持i2和h+的初始濃度相同，只改變ch3coch3的初始濃度，分別測(cè)定在同一溫度下的反應(yīng)速率，則則它們初始速率之比為 （2-16-2） （2-16-3）同理可求出 、： （2-16-4） （2-16-5）由此可見(jiàn)，只需要做

6、四次實(shí)驗(yàn)，就可以求得ch3coch3、i2、h+的分級(jí)數(shù)、。由于反應(yīng)并不停留在丙酮的一元碘代階段，會(huì)進(jìn)一步發(fā)生多元碘代，所以采取初始速率法，測(cè)試開(kāi)始反應(yīng)一段時(shí)間的反應(yīng)速率。由于本實(shí)驗(yàn)酸濃度較低，事實(shí)上丙酮的碘化反應(yīng)對(duì)碘是零級(jí)的，即=0。如果反應(yīng)物碘是少量的，而丙酮與酸是過(guò)量的，那么反應(yīng)速率可視為常數(shù)，直到碘全部消耗。這是因?yàn)楫?dāng)?shù)馔耆磻?yīng)完畢時(shí), 丙酮和酸的濃度基本保持不變。在這種情況下，反應(yīng)速率與碘的濃度無(wú)關(guān), 因而直到全部碘消耗完畢以前, 速度是常數(shù)。即 （2-16-6）積分得 （2-16-7）碘溶液在可見(jiàn)光區(qū)有吸收，而本體系中的其它物質(zhì)如鹽酸、丙酮、碘化丙酮和氫化鉀都在可見(jiàn)光區(qū)沒(méi)有吸收，所

7、以可以通過(guò)分光光度法測(cè)定碘對(duì)可見(jiàn)光的吸收，從而轉(zhuǎn)化為碘溶液的濃度減小來(lái)跟蹤反應(yīng)的進(jìn)程。由朗伯比爾定律可知，在某指定波長(zhǎng)下，碘溶液對(duì)單色光的吸收符合下列關(guān)系式： （2-16-8）式中：a為吸光度；t為透光率；為某指定波長(zhǎng)的光透過(guò)碘溶液后的光強(qiáng)度，為通過(guò)蒸餾水后的光強(qiáng)；l為比色皿的光路長(zhǎng)度；為摩爾吸光系數(shù)。將式2-16-7代入式2-16-8中，可得 (2-16-9)以lgt對(duì)時(shí)間t作圖得一條直線(xiàn)，由直線(xiàn)的斜率m即可求出丙酮碘化反應(yīng)的反應(yīng)速率r，如下式： （2-16-10）為了求得，據(jù)式（2-16-8）可以測(cè)定一系列已知濃度的碘溶液的透光率，以lgt對(duì)溶液濃度作圖得到工作曲線(xiàn)，這是一條直線(xiàn)，其斜率即

8、為-。由式2-16-3、2-16-4分別求出ch3coch3、h+的分級(jí)數(shù)后，結(jié)合濃度和反應(yīng)速率數(shù)據(jù)，利用2-16-1式就可以計(jì)算得到反應(yīng)速率系數(shù)。在保持h+不變的情況下，測(cè)得兩個(gè)不同溫度，下反應(yīng)的速率系數(shù)，根據(jù)阿累尼烏斯方程（2-16-11）可求得反應(yīng)的活化能。 （2-16-11） 三、儀器及試劑儀器：722型分光光度計(jì)1套；超級(jí)恒溫槽1套；秒表1個(gè)； 碘瓶（100 ml）1個(gè)；碘瓶（50 ml）9個(gè)；移液管（5 ml，25 ml） 各3支，移液管（10 ml）1支。試劑：hcl標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.000 mol/l）； i2標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0100 mol/l）；ch3coch3標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.00

9、0 mol/l）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.調(diào)溫調(diào)節(jié)超級(jí)恒溫槽的溫度為（32±0.1 °c），將盛有蒸餾水的碘瓶進(jìn)行恒溫10 min以上。2.調(diào)零開(kāi)啟722型分光光度計(jì)，預(yù)熱5min，進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)722型分光光度計(jì)的波長(zhǎng)到560 nm。3.調(diào)透光率用恒溫的蒸餾水淌冼比色皿 3次，裝入恒溫蒸餾水，用光量調(diào)節(jié)器將微電計(jì)光點(diǎn)調(diào)到消光值為0（透光率100%）的位置上。4.測(cè)定不同的透光率t用移液管分別吸取2、4、6、8、10 ml的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液，注入已編號(hào)(59號(hào))的5個(gè)50 ml的碘瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，充分混合后放入恒溫槽中恒溫。先用5號(hào)碘瓶中的碘溶液洗滌比色皿3次，再用該溶液將

10、比色皿注滿(mǎn)，測(cè)量透光率。重復(fù)測(cè)定3次，取其平均值。同法依次測(cè)量6、7、8、9號(hào)碘瓶中的溶液透光率。每次測(cè)定前都必須用蒸餾水校正透光率，使之處于“100”。5.測(cè)定不同反應(yīng)體系的t- t 據(jù)取4個(gè)（編號(hào)為14號(hào)）潔凈、干燥的50 ml碘瓶，用移液管按表2-16-1的用量，依次移取碘標(biāo)準(zhǔn)溶液、hcl標(biāo)準(zhǔn)溶液和蒸餾水，塞好瓶塞，將其充分混合。另取一個(gè)潔凈、干燥的100 ml碘瓶，注入濃度為2.000 mol/l的ch3coch3標(biāo)準(zhǔn)溶液約60 ml，然后將它們一起置于恒溫槽中恒溫10 min。取出1號(hào)碘瓶，用移液管加入恒溫的ch3coch3標(biāo)準(zhǔn)溶液15 ml，迅速搖勻，用此溶液淌洗比色皿3次后注滿(mǎn)該

11、溶液，同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)定其透光率。每隔1 min讀一次透光率，直到取得10一12個(gè)數(shù)據(jù)為止。用同樣的方法分別測(cè)定2、3、4號(hào)溶液在不同反應(yīng)時(shí)刻的透光率。每次測(cè)定之前，用蒸餾水將透光率校正至“100”刻度處。表2-16-1 反應(yīng)物的用量配比碘瓶i2標(biāo)準(zhǔn)溶液（ml）hcl標(biāo)準(zhǔn)溶液（ml）蒸餾水（ml）ch3coch3標(biāo)準(zhǔn)溶液（ml）110520152101015153105251045530106.將恒溫槽的溫度調(diào)節(jié)為（35±0.1 °c），重復(fù)上述步驟3-5，測(cè)定另一溫度下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。五、數(shù)據(jù)記錄及處理1.將實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表2-16-2和表2-16-3中。（1）

12、實(shí)驗(yàn)溫度t 305.15 k； 大氣壓強(qiáng)p 101.325 kpa； 恒溫槽溫度t 305.15 k。ch3coch3標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 2.000 mol/l；i2標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 0.0100 mol/l；hcl標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 0.9955 mol/l。表2-16-2 透光率與關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)碘瓶編號(hào)56789標(biāo)準(zhǔn)溶液 (mol/l)0.01000.01000.01000.01000.0100稀釋后的 (mol/l)000040.00080.00120.00160.002t185.577.371.764.959.1285.477.370.565.359.038778.571.265.259.2t平均值86

13、77.771.165.159.1lgt 1.934491.8904211.851871.8135811.771587表2-16-3 透光率與時(shí)間關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)t(min)編號(hào)123456789101112177.381.485.990.495.3100269.576.18492.9100366.168.571.574.276.979.582.385.588.591.394.598482.78588.191.194.297.5100（2）實(shí)驗(yàn)溫度t 308.15 k； 大氣壓強(qiáng)p 101.325 kpa； 恒溫槽溫度t 308.15 k。ch3coch3標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 2.000 mol/l；i2標(biāo)

14、準(zhǔn)溶液濃度 0.0100 mol/l；hcl標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 0.9955 mol/l。表2-16-4 透光率與關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)碘瓶編號(hào)56789標(biāo)準(zhǔn)溶液 (mol/l)0.01000.01000.01000.01000.0100稀釋后的 (mol/l)000040.00080.00120.00160.002t191.984.175.469.562.52928475.569.562.439284.175.569.562.4t平均值9284.175.569.562.4lgt 1.9637881.9247961.8779471.8419851.795185表2-16-5 透光率與時(shí)間關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)t(min

15、)編號(hào)123456789101112165.569.57478.583.288.493.498.9270.979.489.5100.7361.563.766.368.971.474.276.979.582.485.388.24828689.994982.用表2-16-2中的數(shù)據(jù)，以lgt對(duì)碘溶液濃度作圖，求所得直線(xiàn)的斜率m，即為。由圖可知：= -m=100.67 l. min -13.用表2-16-3的數(shù)據(jù)，分別以lgt對(duì)時(shí)間t作圖，得四條直線(xiàn)，求出各條直線(xiàn)的斜率m1、m2、m3和m4；然后根據(jù)式2-16-10分別計(jì)算反應(yīng)速率r1、r2、r3和r4。由圖可知：m1=0.0225 min -1；

16、m2=0.0403 min -1；m3=0.0154 min -1；m4=0.0141 min -1代入得：r1=m1/=0.0225/100.67=0.0002235 l. mo l -1.min -1; r2=m2/=0.0403/100.67=0.0004003 l. mo l -1.min -1r3=m3/=0.0154/100.67=0.0001530 l. mo l -1.min -1; r4=m4/=0.0141/100.67=0.0001401 l. mo l -1.min -14. 參照表2-16-1的用量，分別計(jì)算l、2、3和4號(hào)碘瓶中hcl和ch3coch3的初始濃度；再

17、根據(jù)式2-16-3、式2-16-4，計(jì)算ch3coch3和h的分級(jí)數(shù)和.對(duì)丙酮： ca(1)=0.015*2/0.05=0. 6 mol/l;同理 ca(2)=0.6 mol/l； ca(3)=0.4 mol/l； ca(4)=0.4 mol/l對(duì)鹽酸：（1）=0.005*0.9955/0.05=0.09955 mol/l;同理 （2）=0.1991 mol/l;（3）=0.09955 mol/l;（4）=0.09955 mol/l則=lg(0.0001530/0.0002235)/lg(0.4/0.6)=0.9347相對(duì)誤差=(1-0.9347)/1=6.5 = lg(0.0004003/0

18、.0002235)/lg(0.1991/0.09955)=0.8408相對(duì)誤差=(1-0.8408)/1=15.95.根據(jù)式2-16-6分別計(jì)算四種不同初始濃度的反應(yīng)速率系數(shù)，并求其平均值，建立丙酮碘化的反應(yīng)速率方程式。由，及r1, ca(1), （1）, ,得：k1=0.002497 l. mo l -1.min -1同理k2=0.002497 l. mo l -1.min -1；k3=0.002497 l. mo l -1.min -1;k4=0.002287 l. mo l -1.min -1k11=(k1+k2+k3+k4)/4=(0.002497*3+0.002287)/4=0.00

19、2445 l. mo l -1.min -1則丙酮碘化的反應(yīng)速率方程式：r=0.002445ca0.9347 c h0.84086.由表2-16-4、2-16-5，重復(fù)25.由圖可知：= -m=105 l.min -1由圖可知：m1=0.0256 min -1；m2=0.0509 min -1；m3=0.0157 min -1；m4=0.0193 min -1則r1=0.0002438 l. mo l -1.min -1; r2=0.0004848 l. mo l -1.min -1; r3=0.0001495 l. mo l -1.min -1; r4=0.0001838 l. mo l -

20、1.min -1=1.206; 相對(duì)誤差=(1.206-1)/1=20.6 =0.9917; 相對(duì)誤差=(1-0.9917)/1=0.83k1=0.00445 l. mo l -1.min -1; k2=0.00445 l. mo l -1.min -1; k3=0.00445 l. mo l -1.min -1； k4=0.00547 l. mo l -1.min -1 則k12=0.00471 l. mo l -1.min -1;相對(duì)誤差=(0.00528-0.00471)/0.00528=10.8則丙酮碘化的反應(yīng)速率方程式：r=0.00471ca1.206 c h0.99177.將32&

21、#176;c及35°c時(shí)測(cè)得的值，代入式2-16-11求出碘化反應(yīng)的活化能。將k11、k12、t1、t2代入得:ea=110.6;相對(duì)誤差=（110.6-86.2）/86.2=28.3六、注意事項(xiàng)1溫度對(duì)反應(yīng)速度有一定的影響，本實(shí)驗(yàn)在開(kāi)始測(cè)定透光率后未考慮溫度的影響。實(shí)驗(yàn)表明，如選擇較大的比色皿和在不太低的氣溫條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在數(shù)分鐘之內(nèi)溶液的溫度變化不大。如條件允許，可選擇帶有恒溫夾套的分光光度計(jì)，并與超級(jí)恒溫槽相連，保持反應(yīng)溫度。2當(dāng)?shù)鉂舛容^高時(shí)，丙酮可能會(huì)發(fā)生多元取代反應(yīng)。因此，應(yīng)記錄反應(yīng)開(kāi)始一段時(shí)間的反應(yīng)速率，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。3向溶液中加入丙酮后，反應(yīng)就開(kāi)始進(jìn)行。如果從加入丙

22、酮到開(kāi)始讀數(shù)之間的延遲時(shí)間較長(zhǎng)，可能無(wú)法讀到足夠的數(shù)據(jù)，甚至?xí)l(fā)生開(kāi)始讀數(shù)時(shí)透光率已超過(guò)80%的情況，當(dāng)酸濃度或丙酮濃度較大時(shí)更容易出現(xiàn)這種情況。為了避免實(shí)驗(yàn)失敗，在加入丙酮前應(yīng)將分光光度計(jì)零點(diǎn)調(diào)好，加入丙酮后應(yīng)盡快操作，至少在兩分鐘之內(nèi)應(yīng)讀出第一組數(shù)據(jù)。4實(shí)驗(yàn)容器應(yīng)用蒸餾水充分蕩洗，否則會(huì)造成沉淀使實(shí)驗(yàn)失敗。七、思考題1.在本實(shí)驗(yàn)中，ch3coch3溶液與i2、hcl溶液一旦混合反應(yīng)即開(kāi)始，而反應(yīng)時(shí)間卻在洗滌比色皿3次后并將反應(yīng)液注滿(mǎn)比色皿中才開(kāi)始計(jì)時(shí)，這樣操作對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無(wú)影響？為什么？答：無(wú)影響。因?yàn)閘gt與t為線(xiàn)性關(guān)系，不受計(jì)時(shí)點(diǎn)影響。2.影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素有哪些？答：（1）配

23、制溶液濃度的準(zhǔn)確度；（2）每次測(cè)定之前是否用蒸餾水將透光率校正至“100”刻度處。（3）作圖的誤差；（4）操作時(shí)間跨度內(nèi)環(huán)境溫度的波動(dòng);(5)分光光度計(jì)的儀器誤差3.本實(shí)驗(yàn)中是否證明了此反應(yīng)對(duì)碘為零級(jí)？答：若取表2-16-1中3、4組數(shù)據(jù)及2-16-5式可以計(jì)算得到32與35時(shí)分別為0.0945與-0.0886，接近0，相對(duì)誤差分別為9.45、8.86，在誤差范圍內(nèi)可以證明此反應(yīng)對(duì)碘為零級(jí)八、文獻(xiàn)參考值=1，=0，=1=180 mo l -1.l. cm-125°c丙酮碘化反應(yīng)為2.86×10-5 l.mo l -1. s-1；1.72×10-3 l. mo l -1.min -1；35°c丙酮碘化反應(yīng)為8.8×10-5 l. mo l -1. s-1；5.28×10-3 l. mo l -1.min -1；活化能為86.2夕慶狠親爽氦墓賴(lài)姬勻豈冀煤衰萌秦票說(shuō)編甥奉習(xí)氨熔沒(méi)軸蟬爭(zhēng)位燼忠徹胚鋁瞥奮六瑰鈔冀失拼賣(mài)胚硅絡(luò)睫斑脫壤坦不晨公蝕億祝儉拄線(xiàn)錯(cuò)挫蛻渾罩罷披喬盎瘡繕祝玉尉江田旺鉻豆胚彼藩附嘗瘤余陷扳楔澤墅碼野閻吳規(guī)褪闖輥胸午由氦博昭敞具拽酌攻卵烘