丙酮碘化反应数据处理.docx
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丙酮碘化反应数据处理
丙酮碘化反应数据处理
实验五丙酮碘化反应的速率方程
实验目的掌握用孤立法确定反应级数的方法;
测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数;
通过本实验加深对复杂反应特征的理解。
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
OO
L1.H+114-
CH3一C——CH3+I2ch3——C——CH2I+H++I
设丙酮碘化反应速率方程式为:
dCIdt=kC
dCI
dt
=kCcH3COCH3
CHclCi:
(1)
式中k为反应速率常数,指数某、y、
式中k为反应速率常数,指数
得:
TOC\o"1-5"\h\z,一dCi2…「一…一
Mlgk某19cch3OCH3ylgCHCL+zlgC|2
(2)
Id—
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:
=abC
=abC|2
A=—lgT=—lg—
V0)
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-Chci>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:
C碘1-C碘2=kC丙C酸什2-圮
将(3)代入后可得:
k=(当些)
t2—t〔abC丙C酸
仪器与试剂
TOC\o"1-5"\h\z722分光光度计1套
超级恒温槽1套
秒表1块
丙酮标准液(2.moldm-3)
HCl标准液(1.9355moldm-3)
I2标准液(0.01moldm-3)
容量瓶(25ml)7个
刻度移液管(5ml)各3支
实验步骤
1.打开分光光度计,将波长调至470nm处;
用蒸储水作为参比溶液,反复将分光光度计调整0T、100T;
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;
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。
编亏
1#
2#
3#
4#
5#
6#
7#
V(HCl)
2.50
2.50
2.50
2.50
2.50
1.65
3.75
V(丙酮)
2.50
2.50
2.50
1.65
3.75
2.50
2.50
V(碘液)
5.00
2.50
4.00
2.50
2.50
2.50
2.50
加入一半碘液时开始按下秒表计时,1#、3#大约每隔1min记一组数据,其他组每隔30
记一组数据。
记第一组数据的时间尽量控制在1min之内。
实验数据记录及处理
1、系列溶液的吸光度随时间t的变化:
(测试波长为470nm)(T=21.5C
P=1018.8hp)
编
号
1
t/
210
285
365
429
493
548
605
665
726
785
844
905
0.65
0.63
0.60
0.58
0.56
0.54
0.51
0.49
0.47
0.45
0.42
0.40
#
A
7
1
7
5
3
1
9
8
4
0
7
3
2
t/
132
200
227
255
280
305
335
375
405
430
460
495
0.32
0.30
0.29
0.28
0.27
0.26
0.25
0.24
0.23
0.21
0.20
0.19
#
A
2
3
2
2
4
7
1
0
0
6
5
1
3
t/
187
257
308
365
425
484
542
602
665
724
784
844
0.51
0.49
0.48
0.45
0.43
0.41
0.38
0.36
0.33
0.30
0.28
0.25
#
A
9
7
1
7
5
1
5
0
2
7
0
3
4
t/
145
178
212
241
271
300
330
358
392
420
451
481
0.34
0.33
0.33
0.32
0.31
0.30
0.30
0.29
0.28
0.27
0.26
0.25
#
A
4
7
0
3
6
8
1
2
3
5
5
7
5
t/
185
215
245
275
305
335
365
395
426
458
487
515
0.29
0.28
0.26
0.25
0.23
0.22
0.21
0.19
0.17
0.15
0.14
0.12
#
A
6
3
9
6
9
7
0
4
5
7
0
4
6
t/
122
152
181
210
238
274
305
334
361
392
423
452
0.34
0.34
0.33
0.33
0.32
0.31
0.30
0.29
0.29
0.28
0.27
0.26
#
A
7
0
6
0
2
3
5
8
1
3
3
7
7
t/
147
178
209
242
273
301
327
358
387
415
446
479
0.30
0.28
0.27
0.25
0.23
0.22
0.20
0.18
0.16
0.15
0.13
0.11
#
A
2
8
1
3
6
1
6
6
9
0
1
0
2、ab值的测定:
0.001mol.L-1碘溶液的吸光度A
平均值
ab
(测试波长为470nm)
①0.363②
①0.363
②0.364
③0.364
0.364
364
注:
ab=A/C碘=0.289/0.001=289
数据处理
1.系列溶液的吸光度A随时间t的变化曲线:
0.70
1#
r=-0.99919k=-3.67214E-4
0.60-
0.55-
0.50-
0.45
0.40-
2003004005006007008009001000
t/
t/
t/
0.36
0.34
0.32
0.30
0.28-
0.26
100
t/
0.30_r=-0.99857k=-5.24175E-4
0.30_
r=-0.99857k=-5.24175E-4
550
0.28-
0.26-
0.24-
0.22-
0.20-
0.18-
0.16-
0.14-
0.12-
*0350********
t/
0.36
r=-0.99834k=-2.47037E-4
0.34_
.
A
0.32-
0.30
0.28-
0.26
t/
r=-0.99901k=-5.82123E-4
0.30-
0.25-
A
0.20-
0.15-
0.10-
100150200250300350400450500
t/
编
号
斜率
/10-4
C碘/mol/l
C酸/mol/l
C丙酮
/mol/l
lgC碘
lgC酸
lgC丙酮
lg(斜率/-ab)
速率常数
/10-5
1
#
-3.67214
0.002
0.19355
0.2
-2.698
-0.713
2
-0.6989
7
-5.99618
2.17955
2
#
-3.65497
0.001
0.19355
0.2
-3
-0.713
2
-0.6989
7
-5.99822
2.16936
3
#
-4.10977
0.0016
0.19355
0.2
-2.796
-0.713
2
-0.6989
7
-5.94728
2.4393
4
#
-2.62022
0.001
0.19355
0.132
-3
-0.713
2
-0.8794
3
-6.14277
2.20883
5
#
-5.24175
0.001
0.19355
0.3
-3
-0.713
2
-0.5228
8
-5.84163
2.20918
6
#
-2.47037
0.001
0.127743
0.2
-3
-0.893
7
-0.6989
8
-6.16834
2.26225
7
#
-5.82123
0.001
0.290325
0.2
-3
-0.537
1
-0.6989
7
-5.79609
2.26301E-0
5
某成澎某
r=0.99839
y=1.04364
-5.94
-5.95
igC酸
r=0.23592z=0.4428
-2.65
igC碘
编亏
斜率/10-4
C碘
/mol/l
C酸
/mol/l
C丙酮
/mol/l
级数z
级数y
级数某
1#
-3.67214
0.002
0.19355
0.2
0.04428
2#
-3.65497
0.001
0.19355
0.2
3#
-4.10977
0.0016
0.19355
0.2
4#
-2.62022
0.001
0.19355
0.132
0.84441
5#
-5.24175
0.001
0.19355
0.3
6#
-2.47037
0.001
0.12774
3
0.2
1.04364
7#
-5.82123
0.001
0.29032
5
0.2
故可得丙酮碘化的速率方程为:
-dC碘/dt=2.24735某10-5C丙0。
84441C酸104364C碘0。
04428
七、结果分析
1、经过作图后可知,在丙酮碘化反应中反应速率对丙酮、氢离子、碘的反应级数分别
为1、1、0。
该反应的总级数为2.,是一个二级反应。
2、误差分析:
(1)在配液时,用洗瓶定容不是很准确,而且用移液管移液也会有误
差,最终导致浓度有误差。
(2)我们的第一个数据的时间都是两分多钟,没能在一分钟左右测得
第一个数据,没有记下能反映实验现象的最佳数据。
(3)在测量吸光度时,用用秒表计时,由于主观原因时间的记录也存
在误差,同时也存在仪器误差。
八、实验小结
本次实验操作比较简单,就是由于第一组数据的时间限制,如果人数不够的话可会
手忙脚乱。
同时组员之间要配合好,注意记录时间和吸光度。
实验总体来说还算比较成功,
速率常数的数量级为10-5,反应级数与理论值也比较相符。
但确定对碘的反应级数的三组
数据结合在一起作图误差较大,其相关系数仅有0.23592。
不知是什么原因,看了其他同学
的处理结果也有类似情况。
这次的实验进一步巩固了对分光光度计操作步骤,再一次加深了
对吸光度与浓度之间关系的理解,对动力学也有了初步的认识和理解,但主要是通过对实验
数据的处理知道了Origin作图软件和E某cel的使用方法,在以后的实验中可以利用计算机,使数据处理更简便,实验结果更准确。
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- 丙酮 碘化 反应 数据处理