文档介绍：实验10***碘化实验
丛乐 2005011007 生 51
实验日期：2007年12月22日星期六 提交报告日期：2007年12月30日星期六
助教老师：曾光洪
1引言
采用分光光度法测定用酸作催化剂时***碘化反应的速率系数、反应级数和活化能。
通过本实验加深对复合反应特征的理解。
熟练掌握分光光度计的原理和使用方法。
只有少数化学反应是山一个基元反应组成的简单反应，大多数化学反应并不是简单反 应，而是由若干个基元反应组成的复合反应。大多数复合反应的反应速率和反应物浓度间的 关系，不能用质量作用定律表示。因此用实验测定反应速率与反应物或产物浓度间的关系， 即测定反应对各组分的分级数，从而得到复合反应的速率方程，乃是研究反应动力学的重要 内容。
对于复合反应，当知道反应速率方程的形式后，就可以对反应机理进行某些推测。如该 反应究竟由哪些步骤完成，各个步骤的特征和相互联系如何等等。
实验测定表明，***与碘在稀薄的中性水溶液中反应是很慢的。在强酸（如盐酸）条件 下，该反应进行得相当快。但强酸的中性盐不增加该反应的反应速率。在弱酸（如醋酸）条 件下，对加快反应速率的影响不如强酸（如盐酸）。
酸性溶液中，***碘化反应是一个复合反应，其反应式为：
（CH3）2CO+I； H1〉CH3COCH2I+H+ +2r （1）
该反应山H+催化，而反应木身又能生成H+,所以这是一个H+自催化反应，其速率方程为:
-de（A） _ -dc（【3 ） _ dc（E）
dt dt dt
=kca（A）cp（I；）cs（H+）
（2）
式中：L反应速率；
k—速率系数；
c（A）、c（l；）、c（H+）、c（E）-分别为***、碘、氢离子、碘化***的浓度, mol dm'3 ；
a、0、丫一分别为反应对***、碘、氢离子的分级数。
反应速率、速率系数及反应级数均可由实验测定。
***碘化对动力学的研究是一个特别合适而且有趣的反应。因为I；在可见光区有一个 比较宽的吸收带，而在这个吸收带中，盐酸和***没有明显的吸收，所以可以采用分光光度 计测定光密度的变化（也就是I；浓度的变化）来跟踪反应过程。
虽然在反应（1）中没有其它试剂吸收可见光，但却存在下列一个次要却复杂的情况,
(3)
即在溶液中存在i;、i2和r的平衡:
i2+i 匚
平衡常数K0=7O0。其中I?在这个吸收带中也吸收可见光。因此I；溶液吸收光的数量不仅
(4)
取决于I「的浓度，而且也与馬的浓度有关。根据朗伯-比尔定律:
D = &Lc
式中：D—光密度（消光度）；
£ 一吸收系数；
L—比色皿的光径长度; c—溶液的浓度。
含有I「和12溶液的总光密度D可以表不为I；和12两部分光密度的和，即:
(5)
吸收系数£（1；和£（【2）是吸收光波长的函数。在特殊情况下，即波长X =565nm时,
,上式变为
也就是说，在565nm这一特定的波长条件下,溶液的光密度D与I「和12浓度之和成正比。 因为e在一定的溶质、溶剂和固定的波长条件下是常数。使用固定的一个比色皿，L也是 一定的，所以（6）式中，常数S（I7）L就可以由测定已知浓度碘溶液的光密度D而求出。
在本实验条件下，实验将证明***碘化反应对碘是零级反应，即卩=0。由于反应并不 停留在一元碘化***上，还会继续进行下去，因此反应中所用的***和酸的浓度应大大过 量。而所用的碘量很少。这样，当少量的碘完全消耗后，反应物***和酸的浓度可以认为 基本保持不变。
实验还进一步表明，只要酸度不很高，***卤化反应的速率与卤素的浓度和种类（***、 漠、碘）无关（在百分之几误差范围内），因而直到全部碘消耗完以前，反应速率是常数， 即
r = = kca （A）cp（I；）c8（H+） = kca （A）c5（H+）=常数 （7）
从（7）式可以看出，将c（l［）对时间t作图应为一条直线，其斜率就是反应速率r。
1、 为了测定反应级数，例如指数a,至少需进行两次实验。在两次实验中***的
初始浓度不同，H+和I「的初始浓度相同。若用“ I ”、“II”分别表不这两次实验，令:
2、c（A,I） = uc（A,II）, c（H+,I） = c（H+,II）, c（l；,l） = c（l；,ll）
由（7）式可得:
斤 _ kc“（A,I）c&（H+,I） _ rn kca（A,II）c8（H+,H）
ua
（8）
取对数:
同理可求出指数5,若再做一次实验III,
lg—=algu
（10）
3、
c（A,I） = c（A,III）, c（H+,I） = wc（H+,III）, c（l；,l） = c（l