丙酮碘化反应速率常数的测定(最新讲义) (1)

丙酮碘化反应速率常数的测定

一、目的及要求

1、掌握孤立法确定反应级数的原理和方法。

2、测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率方程和速率常数。

3、通过本实验加深对复杂反应特征的理解。

4、进一步掌握分光光度计的原理和使用方法。

二、实验原理

1、反应速率的测定

CHCOCH＋nH＋I=CHCOCHI＋(n+1)H+I (a)

33232

++-

在实验条件下，丙酮碘化反应将按(a)的方式进行，其速率方程为：

ccc

(丙酮）(I)

(H)



2

(b) v=－[d/dt]=k·

c

(I)

2

在酸的浓度较低的条件下，实验证明q=0，即反应(a)的速率与无关。

c

(I)

2

因为实验中c，»，可认为c和为定值，故

()()

丙酮丙酮

»

cc

(I)(I)

22

cc

(H)(H)



prq

cc

(丙酮）

(H)



= 常数 (c) v =－[d/dt]=k·

c

(I)

2

cctB

(丙酮）

(H)



(d) 积分(c)式可得 = －k·

c

(I)

2

在反应(a)的混合溶液中，只有碘在可见光范围内产生光吸收，按朗伯-比尔定律：

pr

pr

Aalc

(I)

2

= lg(1/T )=－lgT (e)

解出： =A/(a·l )=－lgT /(a·l ) (f)

cc

(I)(I)

22

根据式(f)，测定了已知浓度的标准碘溶液的吸光度A即可求得(a·l )。

cct

(丙酮）

(H)



－B·将(f)代入(d)式整理后得：lgT=k·(a·l)·a·l (g)

cc

(丙酮）

(H)



(h) 可见以lgT对t作图为直线，斜率：m = k·(a·l) ·

cc

(丙酮）

(H)



= m/(a·比较(c)、(h)式得：v =k·l ) (i)

2、反应分级数p、q、r的确定(孤立法)

(1) p的确定

由1、2号试液由上述关系求得v、v后：

12

pr

pr

pr

cccccc

(丙酮,1）(I,1)(丙酮,2）(I,2)

(H,1)(H,2)



22

]/ [k·]=2v/v= [k·

p

12

（其中c= 2c；c= c；c = c ）

(,1)(,2)(H+,1)(H+,2)(I2,1)(I2,2)

丙酮丙酮

上式两边取对数可得：p =[lg(v/v)]/lg2

12

(2) r的确定

由1、3号试液同理可得：r =[lg(v/v)]/lg2

31

(3) q的确定

由1、4号试液同理可得：q =[lg(v/v)]/lg2，直接求得的p、q、r取整为最接近的整数。

14

3、速率常数的求算

prqprq

ccc

(丙酮）(I)

(H)



2

后，分别代入1—4号由上述方法确定丙酮一碘代反应速率方程v = k·

试液的v、c、等数据，即可求出速率常数k，取平均值。

()

丙酮

c

(I)

2

prq

1

三、实验仪器和试剂

1、主要仪器：分光光度计、秒表、5 mL和10 mL移液管各三支、50 mL容量瓶5个。

2、主要试剂：0.01 mol/L标准碘溶液，1.0 mol/L HCl溶液，2 mol/L丙酮溶液。

四、实验步骤

1、由于分光度计无恒温水夹套，本实验在室温下进行，注意记录开始测定和测定最后

一个样品时的室温，取二者平均值为实验温度。

2、预热分光光度计20分钟以上，反复调节分光光度计零点和透光100，直至达到要求。

3、将标准碘溶液（0.0103184 mol/L）稀释10倍，以蒸馏水作参比，选择500 nm为测

定波长，测定（a·l）值。必须重复测定三次，每次均需要换标准碘溶液，取三次测定的平均

值。

4、配制1号样品溶液，测定其不同时间的吸光度。其具体方法是：用不同的移液管分

别移取0.01 mol·L标准碘溶液10 mL、1 mol·L标准HCl溶液5 mL于1号瓶中，再移取2

-1-1

mol·L标准丙酮溶液10 mL迅速加入1号瓶，当丙酮溶液加到一半时开始计时，然后用蒸

-1

馏水将此混合液定容至刻度，摇匀。用此混合液将比色皿清洗干净，将此溶液装入比色皿（计

时后的整个操作过程应迅速进行），以蒸馏水作参比，测定不同时间的吸光度。自第一次读

数并记下时间和数据后，每隔2分钟测一次，直到取得10～12个数据为止。

5、按照4同样方法，分别测定2～4号样品溶液不同时间的吸光度。若测定中吸光度变

化较大，则可改为每隔1分钟或更短的时间测一次，记下相应的时间和数据。

6、实验完毕后，洗净实验过程中使用的仪器。

五、数据记录和处理

1、溶液配置表：

编标准碘溶标准标准丙酮蒸馏水 c

号 液/mL 溶液/mL

1 10 5 10 25

2 10 5 5 30

3 10 10 10 20

4 5 5 10 30

2、求al

c(I)/mol.L a·l

2

-1

吸光度A 平均值

HCl/mL /mL /mol.L /mol.L

()

丙酮

-1-1

c

(HCl)

/mol.L

-1

c

(I)

2

3、混合溶液时间-吸光度

实验开始温度： ℃ 实验结束温度： ℃

编号 项目 数据

1

时间/min

吸光度A

lgT

时间/min

2

吸光度A

lgT

3

2

时间/min

吸光度A

lgT

时间/min

4

吸光度A

lgT

4、根据实验数据结合实验原理通过以lgT对t作图（或一元线性回归法）求出斜率m，由

此得到反应级数和反应速率常数k值——

⑴ 由(i)式计算反应速率v；

⑵ 确定反应级数p、r、q；

ccc

(丙酮）(I)

(H)



2

，并将四组溶液的v⑶ 计算速率常数k：将上述p、r、q值代入v =k·

值和相应反应物浓度代入，可算出四组速率常数k，取平均值。

六、注意事项

1．由于分光光度计使用过程中会发热，比色皿座舱温度会明显升高，为保证实验温度

确为室温，测定溶液吸光度时，每次测定后，要立即将分光光度计的盖板打开。

2．测定反应混合液不同时间的吸光度时，时间和吸光度读数必须同步。为此，可在操

作时打5秒的提前量。

七、思考题

1．本实验中，将丙酮溶液加入含有碘和盐酸的容量瓶时不立即计时，而在注入比色皿

时才开始计时是否可以？为什么？

2．影响本实验结果准确度的主要因素有哪些？

3．分光光度计使用中，将蒸馏水从样品池倒出后，若样品架未完全复位，对结果有无

影响？

prq

3