内容发布更新时间 : 2024/11/8 16:58:38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：