丙酮碘化反应

内容发布更新时间 : 2024/12/25 15:55:04星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

丙酮碘化反应

一、实验目的

1. 通过实验加深对复杂反应特征的理解。

2. 测定酸催化时丙酮碘化反应的速率常数、活化能。 3. 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(简单反应)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(或称可逆反应,与热力学中的可逆过程的含义完全不同)。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(1)是丙酮的烯醇化反应,它是一个可逆反应,进行得很慢。反应(2)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(1)速率很慢,而反应(2)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(1)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(2)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,丙酮的浓度为0.1~0.6mol·dm-3,酸的浓度为0.05~0.5mol·dm-3时,可视丙酮与酸的浓度为常数。将(3)式积分得:

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(5)、(6)代入式(4)中整理后得:

或:

式中,K'l 可通过测定一已知浓度的碘溶液的透光率T代入式(5)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(8)式求出丙酮碘化反应的速率常数K,就可以根据阿仑尼乌斯公式估算反应的活化能,

Ea?TTK12ln2

T2?T1K1式中:T1 ,T2为热力学温度。

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

1、调整分光光度计

1)开启电源,指示灯亮。选择“T”模式,波长调到560nm的位置上,让仪器稳定20分钟。

2)装上黑体皿,盖好样品室盖,轻按“0”按钮,使数字显示为“00.0”。将装有蒸馏水的比色皿(光径长为1cm)放到比色架上,盖上样品室,使之处在光路中。轻按透光率T“100 %”按钮,使数字显示为“100.0”。 注意事项:要随时进行“0”和“100”的校正。 2、求仪器常数?l值

取另一比色皿,注入0.01mol.dm-3的I2溶液,放到比色架的另一档位置上,测其透光率T(注意:显示器上读出的“透光率”相当于I0=100时的I值,所以透光率T=I读×0.01)。利用(5)式计算Kl的值。 3、测定丙酮碘化反应的速度常数K:

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