物理化学实验丙酮碘化
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丙酮碘化反应速率常数测定
引言:首先我们已知溴与碘为同主族元素,故溴与碘在化学
性质上应该非常相似,故我们可模拟丙酮溴化实验来设计该实验。
查找文献知丙酮溴化为二级反应,丙酮碘化为零级反应。
因此设计本实验采用722型分光光度计测定丙酮碘化反应速率常数。
摘要：介绍一种简单的测 丙酮碘化反反应率常数的 化
学方法 ，误差小，线性关系好，测量结果可靠。
关键词：丙酮碘化反应 速率常数 时间
反应速率常数即化学反应进行的快慢。
用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加量来表示,而反应物或生成物浓度的减少或增加如果用常规的化学方法测量会比较困难,且准确度不高.故可用一个可表征物质浓度变化且便于测量的物理量来代替化学测量的麻烦.我们选择的物理量是吸光度。
在一定波长的光照射下，不同浓度的物质溶液对应有不同的吸光度，本实验中只有碘在可见光区有宽的吸收带,故可用吸光度反应碘溶液的浓度,朗伯比尔定律：Ａ＝BC 2
I （Ａ为吸光度，B 为常数）
实验部分:
1 实验原理
丙酮碘化反应方程式为：
H ＋是反应的催化剂，由于丙酮碘化反应本身生成H ＋，所以，是一个自动催化反应，实验证明丙酮碘化反应是一个复杂反应，一般认为分两步进行，即：
C H 3
C O
C H 3
H
+
C H 3
C O H
C H 2
（1）
C H 3
C O
C H 2I H
+
C H 3
C O H
C H 2
+I 2
+H +I -
+ （2）
反应（1）是丙酮的烯醇化反应，它是一个可逆并且进行得很慢的反应。
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，因此丙酮碘化反应的总反应速率是由反应（1）所决定，反应的动力学方程式可表示为：
E A H d C kC C d t
+
=
式中C E 为碘化丙酮的浓度，H C +
为氢离子浓度，C A 为丙酮的浓度，k 为丙酮碘化反应总的速率常数。
在实验中，C A （4M ）和H C +
（2M ）比C 2
I （0.02M ）大得多，则C A 、H C +
可
看做常数，则（3）式积分得
-C 2
I ＝ＫC A H C +
ｔ＋Ｑ（Ｑ为常数）
在本实验中，只有碘溶液在可见光区有宽的吸收带，由分光光度法可确定反应中碘的浓度，由朗伯比尔定律：Ａ＝BC 2
I （Ａ为吸光度，B 为常数）
通过测定Ａ确定对应的浓度Ｃ，可由Ｃ对ｔ作图得直线，由斜率能求出反应速率常数Ｋ。
【1】
查找文献所有试验波长550nm 的光【2】【3】
２ 仪器与材料
722S 可见分光光度计；50mL 容量瓶3个；50mL 碘量瓶3个；10mL 移液管3个；25mL 移液管1个；丙酮4mol/L ；盐酸2mol/L ；I 20.1mol/L ；秒表；
蒸馏水。
3 实验步骤
*所以实验均在550nm波长下测量
(1)将0.1mol/L的碘液稀释成0.02mol/L的碘液
准确移取0.1mol/L的碘液10mL加入到50mL容量瓶中，加入足量的蒸馏水至刻度线。
(2)测定三个已知碘浓度的吸光度，求常数B。
用移液管吸取10.0mL 0.02mol /L 碘溶液到一个50mL容量瓶中，加入10.0mL 1mol /L HCl，加入蒸馏水稀释到刻度，充分混合放置5分钟后，测其吸光度，重复操作，分别取0.02mol /L 碘6.0mL和3.0mL加入10.0mL 1mol /L HCl，再加入足够量的蒸馏水使溶液体积为50mL。
记录三个吸光度和浓度，分别计算B，并求平均值B。
编号0.02mol /L I21mol/L HCl
蒸馏
水
C B A B B
1 10.0mL10.0mL 30.0m L
2 6.0mL10.0mL 34.0m L
3 3.0mL10.0mL 37.0m L
（3）丙酮碘化过程吸光度的测定:按下表方案配置溶液,迅速混合,每隔30S吸记录一次吸光度,约记录14个数据,或数据不再变化为止碘瓶编号 1 2 3
H2O/ml 25 25 20
HCl溶液/ml 5 10 10
丙酮溶液/ml 10 5 10
碘溶液/ml 10 10 10
C(HCl)/mol*L-1
C(丙酮) / mol*L-1
C(I2)/mol*L-1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
4.数据处理
A 1=0.352 A 2=0.212 A 3 =0.105
C 1= 0.002 mol/L C 2= 0.0012 mol/L C 3 =0.0006mol/L 由比尔定律：Ａ＝BC 2
I （Ａ为吸光度，B 为常数）
B= 176
第一组每隔60s 读一次数据，第二、三组每隔30s 读一次数据
碘瓶编号 1 2 3 H 2O/ml 25 25 20 HCl 溶液/ml 5 10 10 丙酮溶液/ml 10 5 10 碘溶液/ml 10 10 10 C(HCl)/mol*L -1
0.2 0.4 0.4 C(丙酮) / mol*L -1 0.8 0.4 0.8 C(I 2)/mol*L -1
0.002
0.002
0.002
1 0.196 0.227 0.316
2 0.17 0.216 0.292
3 0.146 0.206 0.268
4 0.121 0.196 0.243
5 0.099 0.18
6 0.219 6 0.076 0.175 0.195
7 0.053 0.164 0.171
8 0.033 0.153 0.147
9 0.03
0.141 0.131 10 0.03 0.129 0.13
11 0.03 0.118 0.13 12 0.03 0.106 0.13 13 0.03 0.094 0.13 14
0.03 0.083
0.13
由实验原理中的公式和图表数据计算得K=0.0218÷176÷0.2÷0.8=1.29×10-5
同理计算得K=0.0111÷30÷176÷0.4÷0.4=1.31×10-5
同理计算得K=0.0211÷30÷176÷0.4÷0.8=1.31×10-5
计算K平均值得K=1.30×10-5
实验讨论:
1.在此反应中酸是反应的催化剂，通常不加酸，因为只要反应一开始，就产生酸HI，此酸就可自动发生催化反应，因此反应还没有开始时，有一个诱导阶段，一但有一点酸产生，反应就很快进行。
2.反应第一步为丙酮烯醇化反应，其速率常数较小，第二步是烯醇碘化反应，它是一个快速的且能进行到底的反应。
烯醇碘化反应是整个反应的驱动力，使得反应可以顺利进行到底，而丙酮的烯醇化反应是决速步骤。
3.本实验的理论系统误差很小，可以忽略不计，导致实验结果偏离理论值的原因主要是实验的偶然误差：分光光度计没有恒温装置，实验时间近一小时，无法消除环境温度变化对反应速率的影响；仪器不稳定等。
4.本实验反应速率较快,不能像丙酮溴化那样一分钟记录一次数据,那样会记录不到14个数据,30S记录一次就比较合理,但这比较考验实验操作人员的速度了,需要两个人的配合.
*参考文献：
[1]物理化学实验（第三版）复旦大学高等教育出版社2004年试验十九
[2]陈芳，张丽，刘钰莹，等.“丙酮碘化”实验的探究[J].湖北师范学院学报，2011,31（3）：95~97
[3]宋皖英.波长对丙酮碘化实验的影响[J].合肥师范学院学报，2008,26（6）：79~80。
