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1、丙酮碘化反应项目十 丙酮碘化反应 一、实验目的 通过实验加深对复杂反应特征的理解。 测定酸催化时丙酮碘化反应的速率常数、活化能。 掌握722型可见分光光度计的使用方法。 二、实验原理 不同的化学反应其反应机理是不相同的。按反应机理的复杂程度之不同可以将反应分为基元反应和复杂反应两种类型。简单反应是由反应物粒子经碰撞一步就直接生成产物的反应。复杂反应不是经过简单的一步就能完成的，而是要通过生成中间产物的许多步骤来完成的，其中每一步都是一个基元反应。常见的复杂反应有对峙反应。平行反应和连续反应等。 丙酮碘化反应是一复杂反应，反应方程式为： H+是催化剂，由于反应本身能生成H+，所以，这是一个自动催
2、化反应。一般认为该反应的反应机理包括下列两步： 这是一个连续反应。反应是丙酮的烯醇化反应，它是一个可逆反应，进行得很慢。反应是烯醇的碘化反应，它是一个快速且能进行到底的反应。由于反应速率很慢，而反应的速率又很快，中间产物烯醇一旦生成又马上消耗掉了。根据连续反应的特点，该反应的总反应速率由反应所决定，其反应的速率方程可表示为： 式中CA为丙酮的浓度；CD为产物碘化丙酮的浓度；CH+为氢离子的浓度；K为丙酮碘化反应的总的速率常数。 由反应可知，如果测得反应过程中各时间碘的浓度，就可以求出。由于碘在可见光区有一个比较宽的吸收带，所以本实验可采用分光光度法来测定不同时刻反应物的浓度。 若在反应过程中，
3、丙酮的浓度为0.10.6moldm，酸的浓度为0.050.5moldm时，可视丙酮与酸的浓度为常数。将式积分得： -3-3按朗怕-比耳定律，若指定波长的光通过碘溶液后光强为I，通过蒸馏水后的光强为I0，则透光率可表示为： 并且透光率与碘的浓度有如下关系： 式中，l为比色皿光径长度；K，是取10为底的对数时的吸收系数。又因积分后可得： 将式、代入式中整理后得： 或： 式中，Kl“可通过测定一已知浓度的碘溶液的透光率T代入式而求得。当CA与，CH+浓度已知时，只要测出不同时刻反应物的透光率，就可利用式求出丙酮碘化反应的速率常数K。 三、仪器和药品 1、带恒温装置的722型可见分光光度计；2、超级恒
4、温槽；3、秒表； 4、100mL磨口锥形瓶1个；5、50mL容量瓶2个；6、5mL移液管3支。 7、0.01mol/L碘溶液(KIO3 + 5KI + 6HCI = 3I2 + 6KCI + 3H2O)： 准确称取 KIO3 0.1427g,在50mL烧杯中加入少量水微热溶解,加入 KI 1.1g加热溶解,再加入2ml的盐酸10mL混和,倒入100mL容量瓶中,稀释至刻度。 8、2mol/L丙酮 9、1mol/L盐酸 四、实验步骤 将超级恒温槽的温度调至20。 调整分光光度计： 1. 在使用仪器前，应该对仪器进行检查，电源接线应牢固，通地要良好。各个调节旋钮的起始位置应该正确，然后再接通电源开
5、关。 2. 将灵敏度旋钮调置“1”档。 3. 开启电源，指示灯亮，选择开关置于“T，波长调到560nm的位置上，然后将比色架放入暗箱中盖好箱盖）仪器预热20min。 4. 打开试样室盖，调节“0”旋钮，使数字显示为“00.0”。盖上试样室盖，将装有蒸馏水的比色皿放到比色架上，使之处在光路中。调节透光率“100”旋钮，使数字显示为“100.0”。如果显示不到“100.0”，则可适当增加微电流放大器的倍率档数，但尽可能使用低档，这样仪器将有更高的稳定性。改变倍率后，必须重新校正“0”和“100”。 求Kl值： 取另一比色皿，注入已知浓度的碘溶液、放到比色皿架的另一档位置上，测其透光率T，利用式求出
6、Kl值。 测定丙酮碘化反应的速度常数K： 在一洗净的50mL容量瓶中，用移液管移入5mol 2mol/L丙酮溶液，加入少量蒸馏水。取另一洗净的50ml容量瓶，用移液管移入5ml实验用碘溶液。再用另一支移液管移入5mlHCl溶液，于100ml磨口带盖锥形瓶中注入蒸馏水。三瓶各自盖好塞子，一起放入恒温槽中恒温。待达到恒温后，将丙酮溶液倒入盐酸和碘溶液容量瓶中，用恒温的蒸馏水洗丙酮瓶34次，洗涤液倒入混合液瓶中，用恒温蒸馏水稀释至刻度。此步骤在恒温槽小孔口中进行。取出此容量瓶，摇匀后迅速倒入比色皿中，用擦镜纸擦于玻璃外壁，放入比色皿架上。以下与步骤相同，测其透光率T。每隔3min量一次，直至24min左右。在测量过程中，需经常检查检流计零点和蒸馏水空白的透光率。 分别升温至25、30，35，测以上各温度时透光率T。 五、数据处理 1. 利用式，求出Kl。 2. 由lgT对时间t作图，应得一直线，求此直线斜率，再由斜率m求出K总。 3. 求活化能： 由阿累尼乌斯公式 以lgK对1/T作图，由斜率m求En。 六、思考题 1. 动力学实验中，正确计量时间是实验的关键。本实验将反应开始混合，到起算反应时间，中间有一段不算很短的操作时间。这对实验有无影响？为什么？ 2. 丙酮的卤化反应是复杂反应，为什么？
