丙酮碘化反应.doc

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项目十 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,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 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)将超级恒温槽的温度调至20℃ (2)调整分光光度计: 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。 将灵敏度旋钮调置“1”档(放大倍率最小)。 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。 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5mol 2mol/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3~4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

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