1、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。（3）掌握 72 光栅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
2、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；C D 为产物碘化丙酮的浓度；C H+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
3、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 0.10.6moldm -3，酸的浓度为0.050.5moldm -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，Kl“ 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
4、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。三、仪器和药品带恒温装置的 722 型光栅分光光度计，超级恒温槽，停表，100mL磨口锥形瓶 1 个，50mL 容量瓶 2 个，5mL 移液管 3 支。3moldm-3 丙酮溶液，标准用 0.01moldm-3I2 溶液，实验用0.05moldm-3I2 溶液（上述各溶液均需准确标定）。四、实验步骤（1）将超级恒温槽的温度调至 20。（2）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，然后再接通电源开关。 2. 将灵敏度旋钮调置“1”档（放大倍率最小
5、）。 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（带有恒温水套）放入暗箱中盖好箱盖）仪器预热20min。 4. 打开试样室盖（光门自动关闭），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（光径长为 2cm）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” 。（3）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
6、置上，测其透光率 T（注意刻度盘上读出的“透光率” ），相当于公式，当 I0=100 时的 I 值，所以透光率 T=I 读 x0.01），利用（5）式求出 Kl 值。（4）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 5ml 3mol/L 丙酮溶液，加入少量蒸馏水（为什么？）。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（10min 左右），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 3
7、4 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（3）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。（5）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（5）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 。（注意 CA，C H+应取值若干？） 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？
