丙酮碘化反应速率常数的测定.pdfVIP

实验 丙酮碘化反应速率常数的测定 一、实验目的 1．利用分光光度计测定酸催化时丙酮碘化反应的反应速率常数。 2 ．初步认识复杂反应机理，了解复杂反应的表观速率常数的求算方法。 3. 进一步掌握分光光度计的使用方法。 二、实验背景 醛酮分子中的，氢原子容易被卤素取代，在卤素的碱性溶液中丙酮容易发生多卤代反应， 而且还可进一步发生卤仿反应。但在酸性溶液中，可控制反应条件使卤代反应只进行一步， 因此，可在酸性条件下测定上述反应在某温度下的速率常数。该反应为一复杂反应。其步骤 为： O (1) H C C CH H H C C 3 3 3 CH2 OH O (2) H C C CH + X 3 2 2 C H C CH X + HX 3 2 OH 先生成丙烯醇，然后卤素与丙烯醇反应生成卤化丙酮。反应 （1）进行的比较慢，而反应 （2 ） 则很迅速，因此丙酮卤化反应速度取决于反应的第一步。大量的实验证明，在酸的浓度不很 高时，丙酮卤化反应对卤素是零级。当卤素的浓度比丙酮和酸的浓度小很多时，反应中卤素 的消耗，对丙酮和酸的浓度基本没什么影响，即反应速率几乎与卤素的种类及其浓度无关， 但却与溶液中丙酮和酸的浓度密切相关。由于 Cl 和 Br 的挥发性和毒性，所以一般选用 I 2 2 2 进行丙酮卤化反应动力学的测定。 三、实验原理 大多数化学反应是有若干个基元反应组成的。这类复杂反应的反应速率不遵循质量作用 定律，它们的反应速率方程式需通过一系列实验获得可靠数据，进而建立，并以此为基础， 推测其反应机理，提出反应模式。 酸催化的丙酮碘化反应是一个复杂反应，初始阶段反应为： （19-1） + + H 是反应的催化剂，因丙酮碘化反应本身有 H 生成，所以，这是一个自动催化反应。又因 反应并不停留在生成一元碘化丙酮上，反应还继续下去。所以应选择适当的反应条件，测定 初始阶段的反应速度。其速度方程可表示为： dc dcI E = - 2 = kcp cq cr + （19-2 ） dt dt A I2 H 式中cE 、cA 、cI2 、cH+ 分别为碘化丙酮、丙酮、碘、盐酸的浓度(单位：mol·L-1) ；k 为速 度常数；指数 p 、q、r 分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。 如反应物碘是少量的，而丙酮和酸对碘是过量的，则反应在碘完全消耗以前，丙酮和酸 的浓度可认为基本保持不变。实验证实：在本实验条件(酸的浓度较低)下，丙酮碘化反应对 碘是零级反应，即 q 为零。实验测得，p=1 ，r=1 ，故实验测得丙酮碘化反应动力学方程为： dcE dcI2 = - = kcA cH+ （19-3 ） dt dt dcE dcI2 由上式知： = - ，由于碘在可见光区有一个比较宽的吸收带，而在这个吸收 dt dt 带中盐酸和丙酮没有吸收，所以可利用分光光度计