實驗十三 丙酮碘化反應(yīng).doc

丙酮碘化反應(yīng)一、實驗?zāi)康模?）通過實驗加深對復(fù)雜反應(yīng)特征的理解。（2）測定酸催化時丙酮碘化反應(yīng)的速率常數(shù)。（3）掌握72光柵分光光度計的使用方法。二、實驗原理不同的化學(xué)反應(yīng)其反應(yīng)機理是不相同的。按反應(yīng)機理的復(fù)雜程度之不同可以將反應(yīng)分為基元反應(yīng)（簡單反應(yīng)）和復(fù)雜反應(yīng)兩種類型。簡單反應(yīng)是由反應(yīng)物粒子經(jīng)碰撞一步就直接生成產(chǎn)物的反應(yīng)。復(fù)雜反應(yīng)不是經(jīng)過簡單的一步就能完成的，而是要通過生成中間產(chǎn)物的許多步驟來完成的，其中每一步都是一個基元反應(yīng)。常見的復(fù)雜反應(yīng)有對峙反應(yīng)（或稱可逆反應(yīng)，與熱力學(xué)中的可逆過程的含義完全不同）。平行反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)等。丙酮碘化反應(yīng)是一復(fù)雜反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：H+是催化劑，由于反應(yīng)本身能生成H+，所以，這是一個自動催化反應(yīng)。一般認為該反應(yīng)的反應(yīng)機理包括下列兩步：這是一個連續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)（1）是丙酮的烯醇化反應(yīng)，它是一個可逆反應(yīng)，進行得很慢。反應(yīng)（2）是烯醇的碘化反應(yīng)，它是一個快速且能進行到底的反應(yīng)。由于反應(yīng)（1）速率很慢，而反應(yīng)（2）的速率又很快，中間產(chǎn)物烯醇一旦生成又馬上消耗掉了。根據(jù)連續(xù)反應(yīng)的特點，該反應(yīng)的總反應(yīng)速率由反應(yīng)（1）所決定，其反應(yīng)的速率方程可表示為：式中CA為丙酮的濃度；CD為產(chǎn)物碘化丙酮的濃度；CH+為氫離子的濃度；K為丙酮碘化反應(yīng)的總的速率常數(shù)。由反應(yīng)（2）可知，如果測得反應(yīng)過程中各時間碘的濃度，就可以求出。由于碘在可見光區(qū)有一個比較寬的吸收帶，所以本實驗可采用分光光度法來測定不同時刻反應(yīng)物的濃度。若在反應(yīng)過程中，丙酮的濃度為0.10.6moldm-3，酸的濃度為0.050.5moldm-3時，可視丙酮與酸的濃度為常數(shù)。將（3）式積分得：按朗怕-比耳定律，若指定波長的光通過碘溶液后光強為I，通過蒸餾水后的光強為I0，則透光率可表示為：并且透光率與碘的濃度有如下關(guān)系：式中，l為比色皿光徑長度；K，是取10為底的對數(shù)時的吸收系數(shù)。又因，積分后可得：將式（5）、（6）代入式（4）中整理后得：或：式中，Kl“可通過測定一已知濃度的碘溶液的透光率T代入式（5）而求得。當(dāng)CA與CH+濃度已知時，只要測出不同時刻反應(yīng)物的透光率，就可利用（8）式求出丙酮碘化反應(yīng)的速率常數(shù)K。三、儀器和藥品帶恒溫裝置的722型光柵分光光度計，超級恒溫槽，停表，100mL磨口錐形瓶1個，50mL容量瓶2個，5mL移液管3支。3moldm-3丙酮溶液，標(biāo)準(zhǔn)用0.01moldm-3I2溶液，實驗用0.05moldm-3I2溶液（上述各溶液均需準(zhǔn)確標(biāo)定）。四、實驗步驟（1）將超級恒溫槽的溫度調(diào)至20。（2）調(diào)整分光光度計：1. 在使用儀器前，應(yīng)該對儀器進行檢查，電源接線應(yīng)牢固，通地要良好。各個調(diào)節(jié)旋鈕的起始位置應(yīng)該正確，然后再接通電源開關(guān)。 2. 將靈敏度旋鈕調(diào)置“1”檔（放大倍率最小）。 3. 開啟電源，指示燈亮，選擇開關(guān)置于“T，波長調(diào)到560nm的位置上，然后將比色架（帶有恒溫水套）放入暗箱中蓋好箱蓋）儀器預(yù)熱20min。 4. 打開試樣室蓋（光門自動關(guān)閉），調(diào)節(jié)“0”旋鈕，使數(shù)字顯示為“00.0”。蓋上試樣室蓋，將裝有蒸餾水的比色皿（光徑長為2cm）放到比色架上，使之處在光路中。調(diào)節(jié)透光率“100”旋鈕，使數(shù)字顯示為“100.0”。如果顯示不到“100.0”，則可適當(dāng)增加微電流放大器的倍率檔數(shù)，但盡可能使用低檔，這樣儀器將有更高的穩(wěn)定性。改變倍率后，必須重新校正“0”和“100”。（3）求Kl值：取另一比色皿，注入已知濃度的碘溶液、放到比色皿架的另一檔位置上，測其透光率T（注意刻度盤上讀出的“透光率”），相當(dāng)于公式，當(dāng)I0=100時的I值，所以透光率T=I讀x0.01），利用（5）式求出Kl值。（4）測定丙酮碘化反應(yīng)的速度常數(shù)K：在一洗凈的50mL容量瓶中，用移液管移入5ml 3mol/L丙酮溶液，加入少量蒸餾水（為什么？）。取另一洗凈的50ml容量瓶，用移液管移入5ml實驗用碘溶液。再用另一支移液管移入5mlHCl溶液，于100ml磨口帶蓋錐形瓶中注入蒸餾水。三瓶各自蓋好塞子，一起放入恒溫槽中恒溫。待達到恒溫后（10min左右），將丙酮溶液倒入鹽酸和碘溶液容量瓶中，用恒溫的蒸餾水洗丙酮瓶34次，洗滌液倒入混合液瓶中，用恒溫蒸餾水稀釋至刻度。此步驟在恒溫槽小孔口中進行。取出此容量瓶，搖勻后迅速倒入比色皿中，用擦鏡紙擦于玻璃外壁，放入比色皿架上。以下與步驟（3）相同，測其透光率T。每隔3min量一次，直至24min左右。在測量過程中，需經(jīng)常檢查檢流計零點和蒸餾水空白的透光率。（5）分別升溫至25、30，35，測以上各溫度時透光率T。五、數(shù)據(jù)處理1. 利用（5）式，求出Kl。 2. 由lgT對時間t作圖，應(yīng)得一直線，求此直線斜率，再由斜率m求出K總。（注意CA，CH+應(yīng)取值若干？） 3. 求活化能：由阿累尼烏斯公式以lgK對1/T作圖，由