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.4丙酮碘化反应速率方程的确定
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一、实验目的
(1) 掌握用孤立法确定反应级数的原理和方法。
(2) 建立丙酮碘化反应的速率方程,测定其反应速率常数。
(3) 掌握分光光度计的使用方法。
二、实验原理
在酸性溶液中,丙酮卤化反应是一个复杂反应,其反应式为:
CCH3OCH3+X2H+CCH3OCH2X+X-+H+
式中:X2为卤素。
实验表明,该反应的反应速率几乎与卤素的种类及其浓度无关(即反应分级数近似为0),而与丙酮及氢离子的浓度有关。
以碘为例,该反应的速率方程应为:
-dc丙dt=-dc碘dt=kcx丙cy酸cz碘(1)
式中:指数x、y、z分别为丙酮、氢离子和碘的反应分级数;k为反应速率常数。
将(1)式取对数,得:
lg-dc碘dt=lgk+xlgc丙+ylgc酸+zlgc碘(2)
在丙酮、酸、碘三种物质的反应体系中,固定其中两种物质的起始浓度,改变第三种物质的起始浓度,测定其反应速率。
在这种情况下,反应速率只是第三种物质浓度的函数。
以反应速率的对数值对该组分浓度的对数值lgc作图,应为一直线,直线的斜率即为对该物质的反应分级数。
更换改变起始浓度的物质,就可以测定对应物质的反应分级数,这种方法称为孤立法。
碘在可见光区有一个很宽的吸收带,而在这个吸收带中酸和丙酮没有明显的吸收。
所以,可采用分光光度法来测定反应过程中碘浓度随时间的变化关系,即反应速率。
根据比尔(Beer)定律:
lgT=lgII0=-abc碘(3)
式中:T为透光率;I和I0分别为某一波长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。
从(3)式可见,透光率的对数lgT是c碘的函数,而c碘又是反应时间t的函数,即
lgT=f[c碘(t)](4)
那么,由(3)式可得:
dlgTdt=dlgTdc碘·dc碘dt=-abdc碘dt(5)
对(5)式取对数,得:
lgdlgTdt=lg-dc碘dt+lg(ab)(6)
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