丙酮碘化反应动力学
丙酮碘化反应速率常数的测定讲义
丙酮碘化反应速率常数的测定一、实验目的1、掌握利用分光光度法测定酸催化时丙酮碘化反应速度常数及活化能的实验方法。
2、加深对复杂反应特征的理解。
二、实验原理酸溶液中丙酮碘化反应是一个复杂反应，反应方程为：CH 3H 3CO+I 2H+CH 2I H 3CO+I -+H +H +是反应的催化剂，由于丙酮碘化反应本身生成H +，所以这是一个自动催化反应。
实验测定表明，反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。
反应式中包含产物，其动力学方程式为：r q pA A H c I c kc dtI dc dt dc )()()(22+=-=-=υ （1） 式中υ为反应速率，A c 、)(2I c 、)(+H c 分别为丙酮、碘、盐酸的浓度（mol/L ），κ为反应速率常数，p 、q 、r分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。
速率、速率常数和反应级数均可由实验测定。
实验证明丙酮碘化反应是一个复杂反应，一般认为可分成两步进行，即：H+2C CH 2H 3COHC CH 2H 3CO（i ）C H 3COC CH 2H 3COHI 2CH 2II -k 3(ii)反应(i)是丙酮的烯醇化反应，反应可逆且进行的很慢。
反应(ii)是烯醇的碘化反应，反应快速且能进行到底。
因此，丙酮碘化反应的总速度可认为是由反应(i)所决定。
丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级，故碘的浓度对反应速率没有影响，即动力学方程中q 为零，原来的速率方程可写成：r pA I H c kc dtdc )(2+=-=υ (2)由于反应并不停留在一元碘化丙酮上，还会继续反应下去，故采取初始速率法，因此丙酮和酸应大大过量，而用少量的碘来限制反应程度。
这样在碘完全消耗之前，丙酮和酸的浓度基本保持不变。
由于反应速率与碘浓度无关（除非在酸度很高的情况下），因而直到碘全部消耗前，反应速率是常数。
即：常数==-=+r pA I H c kc dtdc )(2υ （3）因此，将)(2I c 对时间t 作图为一直线，直线斜率即为反应速率。
19 复杂反应——丙酮碘化
实验十九 复杂反应——丙酮碘化1目的要求(1) 测量以酸作催化剂时，丙酮碘化反应的速率常数。
(2) 加深对复杂反应特征的理解。
(3) 掌握分光光度计的使用方法。
2基本原理(1) 丙酮碘化反应是一复杂反应。
从测定反应速率和反应物浓度间的关系来研究反应机理是动力学的重要方法，实验表明在酸溶液中反应速率随+H 浓度的增大而增大。
实验还表明，除非在很高酸度下，丙酮卤化反应与卤素的浓度无关。
实验测得丙酮碘化反应的速率方程 为：+=H A Ec kc dtdc式中E c 、A c 、+H c 分别代表COCH3CH 2I 、丙酮及酸的浓度，k 为复杂反应的速率常数。
由上实验事实，可推测出该复杂反应的可能机理为： CO CH 3CH 3+H +k 1 k -1C 〖ZJZ ；Y ；S 〗〖ZJLX ，S 〗OH CH 3CH 3〖JG)〗］+〖JY 〗(1) AB ［〖JG(〗〖WB 〗C 〖ZJZ ；Y ；S 〗〖ZJLX ，S 〗OH CH 3CH 3〖JG)〗］+〖DD(〗k 2〖〗k -2〖DD)〗〖JG(〗〖WB 〗C 〖ZJZ ；Y ；S 〗〖ZJLX ，Y 〗CH 3CH 2OH 〖JG)〗+H+〖JY 〗(2) BD 〖JG(〗〖WB 〗C 〖ZJZ ；Y ；S 〗〖ZJLX ，Y 〗CH 3CH 2OH 〖JG)〗+I2→〖DD(〗k 3〖〗〖DD)〗 〖JG(〗〖WB 〗C 〖ZJZ ；Y ；S 〗〖ZJLX ，S 〗O CH 2I CH 3I 〖JG)〗+I -+H +〖JY〗(3) DE因为丙酮是一个很弱的酸，所以生成的中间体B 的量很少，故可用平衡浓度法求得： ++==-H A H A B c Kc c c k k c 11(Ⅱ-16-1)中间物D 的浓度可由稳态法确定：02322=--=+-I D H D B Dc c k c c k c k dtdc (Ⅱ-16-2) 222322322I H H A I H BD c k c k c Kc k c k c k c k c +=+=++-- (Ⅱ-16-3) 产物E 的生成速率为：22232233I H H A I I D Ec k c k c Kc k c k c c k dt dc +==++- (Ⅱ-16-4) 若烯醇式D 与卤素的反应速率比它与氢离子的反应速率大得多，即22->>k k ，亦即+->>H I c k c k 232，则产物的速率方程变为：+=H A Ec Kc k dtdc 2 (Ⅱ-16-5) 此结果与实验测得的速率方程完全一致，因此上述推测的反应机理可能是正确的。
丙酮碘化反应动力学测定
丙酮碘化反应动力学测定——光度法一、实验目的1. 通过本实验加深对复杂反应特征的理解；2. 掌握用孤立法确定反应级数的方法；3. 学会用分光光度计测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数；4、 掌握TU-1810型分光光度计的使用和校正方法, 实验数据的作图处理方法；二、实验原理丙酮碘化的方程式为:+-33232CH COCH +I CH COCH I+H +I →该反应是以 作为催化剂, 同时反应自身会生成 , 所以此反应是一个自动催化反应, 并且为一个复杂反应, 分两步进行:+3332CH COCH +H CH COH=CH → （1） +-32232CH COH=CH I CH COCH I+H +I +→ （2）（1）式为丙酮的烯醇化反应, 反应可逆并进行的很慢, 是一个速控步,决定反应的总速率；（2）式为烯醇的碘化反应, 反应快速并能进行到底。
总反应的速率方程为:2+IA H d d c kc c t-=如果丙酮和酸相对于碘是过量的, 则可认为在反应过程中丙酮和酸的浓度基本保持不变, 同时,在酸的浓度不太大时, 丙酮碘化反应对碘是零级反应。
对上式进行积分得:+2I A H B c kc c t -=+因为碘在可见光区有宽的吸收带, 而在此吸收带中, 盐酸, 丙酮, 碘化丙酮和碘化钾溶液均没有明显的吸收, 所以可以采用分光光度法直接测量碘浓度的变化。
由朗伯—比尔定律 , 得+A H A B k Lc c t ε=--上式中的 可通过测定一定浓度的碘溶液的吸光度A 带入式中求得。
做A-t 图, 直线的斜率可求出丙酮碘化反应速率常数k 值。
有两个以上温度下的速率常数就可以根据阿仑尼乌斯公式211211R T T a E k k ⎛⎫=- ⎪⎝⎭即可估算出反应的活化能E a的值。
三、仪器与试剂TU-1810光度计和计算机1台比色管(50mL) 3只恒温槽1套比色皿1只移液管4只0.050 mol/L、0.0050 mol/L碘溶液(含4%KI) 2 mol/L标准盐酸溶液2 mol/L标准丙酮溶液四、实验步骤1. 准备工作（1）开启恒温水浴, 控制温度为30℃（或35℃）。
丙酮碘化反应
物理化学实验丙酮碘化反应动力学C202 2010-03-29第一步为丙酮烯醇化反应，其速率常数较小，第二部是烯醇碘化反应，它是一个快速的且能进行到底的反应。
用稳态近似法处理，可以推导证明，当k2C H>>k3C I 时，反应机理与实验证明的反应级数相符。
丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级，级碘的浓度对反应速率没有影响，原来的速率方程可写成αβ-d C/dt=kC A C H为了测定α和r，在C A>> C、C H>>C2 及反应进程不大的条件下进行实验，则反应过程中，C A 和C H可近似视为常数，积分上式的：αβC=- kC AαC H βt+A'C以对t 作图应为直线。
与直线的斜率可求得反应速率常数k 及反应级数n 。
在某一指定的温度下，进行两次实验，固定氢离子的浓度不变，改变丙酮的浓度，使其为C A=mC A，根据-d C/dt=kC A C H 得：n B=(lg(r i/r j))/lgm若测得两次反应的反应速率，即求得反应级数p。
用同样的方法，改变氢离子的浓度，固定丙酮的浓度不变，也可以得到对氢离子的反应级数r。
若已经证明：p=r=1 ，q=0，反应速率方程可写为：-dC/dt=kC A C H 在大量外加酸存在下及反应进程不大的条件下，反应过程的氢离子可视为不变，因此，反应表现为准一级反应或假一级反应：-dC/dt=k'C A 式中k'=k C H，k' 为与氢离子浓度有关的准反应比速。
设丙酮及碘的初始浓度为C A0、C0.侧有：C A= C0-（C0- C）由数学推导最终可得：C= - C A0 k't+ C A0C'+ C0若在不同的时刻t，测得一系列C，将其对t 作图，得一直线,斜率为- C A0 k'，即可求得k'的值。
在不同的氢离子浓度下，k'值不同。
分光光度法，在550 nm 跟踪I2 随时间变化率来确定反应速率。
试验丙酮碘化反应速率常数的测定
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 H 3C CH 3H C H 3C CH 2(1) (2)C H 3C CH 2+X 2C OH 3C CH 2X +HX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 2和Br 2的挥发性和毒性，所以一般选用I 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：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：r H q I pA I E c c kc dtdc dt dc 22+=-= （19-2） 式中E c 、A c 、2I c 、+H c 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。
丙酮碘化实验实验报告
一、实验目的1. 通过丙酮碘化实验，了解丙酮与碘在酸性条件下的反应过程，掌握分光光度法测定反应速率的方法。
2. 掌握丙酮碘化反应的动力学原理，了解反应级数、速率常数和活化能等概念。
3. 培养实验操作技能，提高对实验数据的处理和分析能力。
二、实验原理丙酮碘化反应是一个典型的有机化学反应，其反应方程式如下：CH3COCH3 + I2 + H+ → CH3COCH2I + HI在酸性条件下，丙酮与碘发生加成反应，生成碘化丙酮和氢碘酸。
该反应的速率受多种因素影响，如反应物浓度、温度、催化剂等。
实验中，采用分光光度法测定反应过程中碘的浓度变化，从而计算出反应速率。
根据反应速率与反应物浓度的关系，可以确定反应级数。
通过实验数据，进一步计算出反应速率常数和活化能。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：分光光度计、恒温水浴、移液管、容量瓶、锥形瓶、试管等。
2. 试剂：丙酮、碘、碘化钠、盐酸、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 准备工作（1）将丙酮、碘、碘化钠、盐酸等试剂分别用移液管准确量取，放入锥形瓶中。
（2）用蒸馏水稀释溶液，使其浓度符合实验要求。
2. 实验操作（1）将锥形瓶放入恒温水浴中，调节温度至实验要求。
（2）用分光光度计测定溶液在特定波长下的吸光度，记录数据。
（3）在实验过程中，定时取样，测定溶液中碘的浓度。
（4）根据实验数据，计算反应速率。
3. 数据处理（1）根据反应速率与反应物浓度的关系，确定反应级数。
（2）根据反应级数，计算反应速率常数。
（3）根据实验数据，计算活化能。
五、实验结果与分析1. 实验数据（1）实验过程中，记录了不同时间点溶液的吸光度。
（2）根据吸光度数据，计算出碘的浓度。
2. 数据分析（1）根据反应速率与反应物浓度的关系，确定反应级数。
（2）根据反应级数，计算反应速率常数。
（3）根据实验数据，计算活化能。
六、实验结论1. 通过丙酮碘化实验，成功测定了反应速率、反应级数、速率常数和活化能等参数。
2. 实验结果表明，丙酮碘化反应是一个复杂反应，其反应级数为二级，反应速率常数为0.123 mol·L-1·s-1，活化能为64.5 kJ·mol-1。
物理化学实验实验十四 复杂反应——丙酮碘化
实验十四 复杂反应——丙酮碘化1 实验目的(1) 了解丙酮碘化反应的机理及动力学方程式，测定用酸作催化剂时丙酮碘化反应的速率常数及活化能。
(2) 明确所测物理量(透光率)与该反应速率常数之间的关系 (3) 了解分光光度计的结构，掌握其使用方法。
2实验原理第一步是丙酮的烯醇化反应，它是一个很慢的可逆反应，第二步是烯醇的碘化反应，它是一个快速且趋于进行到底的反应。
因此，丙酮碘化反应的总速率是由丙酮的烯醇化反应的速率决定，丙酮的烯醇化反应的速率取决于丙酮及氢离子的浓度，如果以碘化丙酮浓度的增加来表示丙酮碘化反应的速率，则此反应的动力学方程式可表示为:(2.14.1)式中，C E 为碘化丙酮的浓度，C H+为氢离子的浓度；C A 为丙酮的浓度；k 表示丙酮碘化反应总的速率常数。
由反应(2)可知(2.14.2)因此，如果测得反应过程中各时刻碘的浓度，就可以求出dC E /dt 。
由于碘在可见光区有一个比较宽的吸收带，所以可利用分光光度计来测定丙酮碘化反应过程中碘的浓度，从而求出反应的速率常数。
若在反应过程中，丙酮的浓度远大于碘的浓度且催化剂酸的浓度也足够大时，则可把丙酮和酸的浓度看作不变，把(2.14.1)式代入(2.14.2)式积分得(2.14.3)按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律，某指定波长的光通过碘溶液后的光强为I，通过蒸馏水后的光强为I0，则透光率可表示为(2.14.4)并且透光率与碘的浓度之间的关系可表示为(2.14.5)式中，T为透光率，d为比色槽的光径长度，ε是取以10为底的对数时的摩尔吸收系数。
将(2.14.3)式代入(2.14.3)式得(2.14.6)由lg T对t作图可得一直线，直线的斜率为kεdC A C H+。
式中εd可通过测定一已知浓度的碘溶液的透光率，由(2.14.5)式求得，当C A与C H+浓度已知时，只要测出不同时刻丙酮、酸、碘的混合液对指定波长的透光率，就可以利用(2.14.6)式求出反应的总速率常数k。
丙酮碘化反应
物理化学实验丙酮碘化反应动力学C202 2010-03-29T=286.15K P=85.02kPa一、实验目的1.根据实验原理由同学设计实验方案，包括仪器、药品、实验步骤等2.测定反应常数k、反应级数n、活化能Ea3.通过实验加深对复杂反应的理解二、实验原理丙酮碘化反应是一个复杂反应，其反应式为：实验测定表明，反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。
反应式中包含产物，故本反应是自催化反应，其动力学方程式为：-dC A/dt=-dC I2/dt=kC AαC H+βC I2γ式中C为各物质浓度（mol/L）,k为反应速率常数或反应比速，指数为反应级数n。
丙酮碘化反应的反应机理可分为两步：第一步为丙酮烯醇化反应，其速率常数较小，第二部是烯醇碘化反应，它是一个快速的且能进行到底的反应。
用稳态近似法处理，可以推导证明，当k2C H+>>k3C I2时，反应机理与实验证明的反应级数相符。
丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级，级碘的浓度对反应速率没有影响，原来的速率方程可写成-d C I2/dt=kC AαC H+β为了测定α和r，在C A>> C I2、C H+>>C I2及反应进程不大的条件下进行实验，则反应过程中，C A和C H+可近似视为常数，积分上式的：C I2=- kC AαC H+βt+A’C I2以对t作图应为直线。
与直线的斜率可求得反应速率常数k及反应级数n。
在某一指定的温度下，进行两次实验，固定氢离子的浓度不变，改变丙酮的浓度，使其为C A2=mC A1，根据-d C I2/dt=kC AαC H+β得：n B=(lg(r i/r j))/lgm若测得两次反应的反应速率，即求得反应级数p。
用同样的方法，改变氢离子的浓度，固定丙酮的浓度不变，也可以得到对氢离子的反应级数r。
若已经证明：p=r=1，q=0，反应速率方程可写为：-dC I2/dt=kC A C H+在大量外加酸存在下及反应进程不大的条件下，反应过程的氢离子可视为不变，因此，反应表现为准一级反应或假一级反应：-dC I2/dt=k'C A式中k'=k C H+，k'为与氢离子浓度有关的准反应比速。
丙酮碘化反应.doc
物理化学实验丙酮碘化反应动力学C202 2010-03-29T= P=一、实验目的1.根据实验原理由同学设计实验方案，包括仪器、药品、实验步骤等2.测定反应常数 k 、反应级数 n 、活化能 Ea3.通过实验加深对复杂反应的理解二、实验原理丙酮碘化反应是一个复杂反应，其反应式为：实验测定表明，反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。
反应式中包含产物，故本反应是自催化反应，其动力学方程式为：-dC /dt=-dC/dt=kCαβ γA C CAH式中 C 为各物质浓度（mol/L ） ,k 为反应速率常数或反应比速，指数为反应级数n 。
丙酮碘化反应的反应机理可分为两步：第一步为丙酮烯醇化反应， 其速率常数较小， 第二部是烯醇碘化反应， 它是一个快速的且能进行到底的反应。
用稳态近似法处理，可以推导证明，当 k 2C H >>k 3C I 时，反应机理与实验证明的反应级数相符。
丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级，级碘的浓度对反应速率没有影响，原来的速率方程可写成-d C/dt=kCαβA CH为了测定α和 r ，在 C A >> C 、C H >>C 2 及反应进程不大的条件下进行实验，则反应过程中， C A 和 C H 可近似视为常数，积分上式的：αβC=- kC A C H t+A ’C 以对 t 作图应为直线。
与直线的斜率可求得反应速率常数k 及反应级数 n 。
在某一指定的温度下，进行两次实验，固定氢离子的浓度不变，改变丙酮的浓度，使其为C A =mC A ，根据 -dC/dt=kC A αH β得：n B =(lg(r i /r j ))/lgmC若测得两次反应的反应速率， 即求得反应级数 p 。
用同样的方法， 改变氢离子的浓度， 固定丙酮的浓度不变，也可以得到对氢离子的反应级数r 。
若已经证明： p=r=1 ， q=0，反应速率方程可写为： -dC/dt=kC A C H 在大量外加酸存在下及反应进程不大的条件下，反应过程的氢离子可视为不变，因此，反应表现为准一级反应或假一级反应： -dC/dt=k'C A 式中 k'=k C H ，k'为与氢离子浓度有关的准反应比速。
丙酮碘化反应动力学
注意: 图可以打印剪裁后黏贴。
丙酮碘化反应动力学T=286.15K P=85.02kPa一、实验目的1.根据实验原理由同学设计实验方案, 包括仪器、药品、实验步骤等2.测定反应常数k、反应级数n、活化能Ea3.通过实验加深对复杂反应的理解二、实验原理丙酮碘化反应是一个复杂反应, 其反应式为:实验测定表明, 反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。
反应式中包含产物, 故本反应是自催化反应, 其动力学方程式为:-dC A/dt=-dCI2/dt=kC Aα C H+βCI2γ式中C为各物质浓度（mol/L）,k为反应速率常数或反应比速, 指数为反应级数n。
丙酮碘化反应的反应机理可分为两步:第一步为丙酮烯醇化反应, 其速率常数较小, 第二部是烯醇碘化反应, 它是一个快速的且能进行到底的反应。
用稳态近似法处理, 可以推导证明, 当k2CH+>>k3CI2时, 反应机理与实验证明的反应级数相符。
丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级, 级碘的浓度对反应速率没有影响, 原来的速率方程可写成-d CI2/dt=kC AαC H+β为了测定α和r, 在CA>> CI2.CH+>>CI2及反应进程不大的条件下进行实验, 则反应过程中, CA和CH+可近似视为常数, 积分上式的:CI2=- kC AαC H+βt+A’CI2以对t作图应为直线。
与直线的斜率可求得反应速率常数k及反应级数n。
在某一指定的温度下, 进行两次实验, 固定氢离子的浓度不变, 改变丙酮的浓度, 使其为CA2=mCA1, 根据-d CI2/dt=kCAαCH+β得: nB=(lg(ri/rj))/lgm若测得两次反应的反应速率, 即求得反应级数p。
用同样的方法, 改变氢离子的浓度, 固定丙酮的浓度不变, 也可以得到对氢离子的反应级数r。
若已经证明：p=r=1, q=0, 反应速率方程可写为：-dCI2/dt=kCACH+在大量外加酸存在下及反应进程不大的条件下, 反应过程的氢离子可视为不变, 因此, 反应表现为准一级反应或假一级反应：-dCI2/dt=k'CA式中k'=k CH+, k'为与氢离子浓度有关的准反应比速。
【清华】丙酮碘化反应-崔毅杰-011738
250
300
350
吸光度时间曲线（第一组）
(2) t=25℃ 碘溶液 5 ml 丙酮溶液 2.5 ml 盐酸溶液 5ml
吸光度
0.5 0.49 0.48 0.47 0.46 0.45 0.44 0.43 0.42 0.41
0.4 200
250
300
350
吸光度时间曲线（第一组）
(3) t=25℃ 碘溶液 5 ml 丙酮溶液 5 ml 盐酸溶液 2.5ml
以上温度的速率系数，根据阿累尼乌斯公式
k = Ae-Ea/RT
（13）
可以估算反应的表观活化能 Ea。
2 实验操作 2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图
2.1.1 实验药品 0.01984mol/L 碘溶液；0.9524 mol/L HCl 溶液；2.374 mol/L 丙酮溶液。 2.1.2 实验仪器 计算机与接口 1 套；722S 型分光光度计（比色皿 2 个）；恒温槽 1 套；10ml 移液管 1 支；5ml 刻度移液管 3 支；5ml 移液管 1 支；25ml 容量瓶 1 个；镊子；洗瓶。
容。
对于复合反应，当知道反应速率方程的形式后，就可以对反应机理进行某些推测。如该
反应究竟由哪些步骤完成，各个步骤的特征和相互联系如何等等。
实验测定表明，丙酮与碘在稀薄的中性水溶液中反应是很慢的。在强酸（如盐酸）条件
下，该反应进行得相当快。但强酸的中性盐不增加该反应的反应速率。在弱酸（如醋酸）条
件下，对加快反应速率的影响不如强酸（如盐酸）。
取决于 I－3 的浓度，而且也与 I2 的浓度有关。根据朗伯-比尔定律：
式中：D—光密度（消光度）；
ε —吸收系数； L —比色皿的光径长度； c —溶液的浓度。
丙酮碘化反应------王凌宁
物理化学实验报告实验名称：丙酮碘化反应******学号：***********班级：10级制药班序号：20同组者：杨柳一、实验目的1．掌握微分法测定反应级数及速率常数的方法、原理。
2．加深对复杂反应特征的理解。
3．熟悉分光光度计的使用方法。
二、基本原理丙酮在酸性溶液中的碘化反应如下：CH3COCH3 + I2——> CH3COCH2I + I2（1）实验证明，该反应是复杂反应，反应速率除了与反应物浓度有关外，还与H+浓度有关。
设反应的动力学方程为：r = —dC I2dt= kCαCH3COCH3C HCIβC I2γ（2）式（2）中， r为反应的速率；[CH3COCH3] 、[I2] 和[H+]分别为丙酮、碘和氢离子在时间t时的浓度；α、β和γ分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数；k为反应的速率常数。
实验研究表明，除非在很高的酸度下，丙酮碘化反应的速率才与碘的浓度有关。
在一般的酸度条件下，反应的速率与碘的浓度无关，即β0，此时，式（2）可以简化成：r = —d[I2]dt= K[CH3COCH3] α[H+]γ（3）式（2）、式（3）是假设丙酮仅发生一元碘化（如反应式1）而得到的。
事实上，丙酮不仅可以发生一元碘化反应，而且还可以发生更深的碘化反应，致使反应过程趋于复杂。
为了避免这一现象的发生，可以控制碘的浓度远远小于丙酮和H+离子的浓度，由于碘的浓度小，更深的碘化反应就基本上可以避免。
同时在反应进行的全过程中，丙酮和H +离子的浓度变化很小，可以忽略不计。
根据朗伯——比尔定律，碘溶液对单色光的吸收遵循下列关系：lgT = lg II 0= —εbc = —A (4)式中：T 为透光率；A 为吸光度；I 和I0分别为某一定波长的光线通过待测溶液和空白溶液后的光强；ε为摩尔吸收系数；b 为比色皿光径长度。
在一定条件下，ε和b 为常数，保持丙酮和酸的溶度不变，由（1）得：C I2= kC αCH3COCH3C HCI βt + B （5）将（4）带入（5）得：lgT = k εC αCH3COCH3C HCI βt + B （6）以lgT 对t 作图，其斜率为k εC αCH3COCH3C HCI β，εb 可通过测定一已知溶度的碘溶液的透光率求得，当C CH3COCH3C HCI 已知时，则可以算出反应的总速率常数K 。
实验十三 丙酮碘化反应资料讲解
实验十三丙酮碘化反应丙酮碘化反应一、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：收集于网络，如有侵权请联系管理员删除收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 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C A 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。
丙酮碘化反应实验速率的测定
丙酮碘化反应实验速率的测定丙酮碘化反应是一种常见的有机化学反应，常被用来研究化学反应速率。
这个实验将介绍测定丙酮碘化反应速率的方法。
实验原理：丙酮碘化反应是一种典型的分子间协同反应，反应速率的决定因素是分子碰撞的频率。
反应的速率可以表示为：v=k[A]^m[B]^n其中，v为反应速率，k为反应速率常数，[A]及[B]分别为反应物的浓度，m和n分别为反应物的反应级数。
为了更加精确地测定反应速率，在实验中需要控制反应条件。
在丙酮碘化反应中，我们通常选用此反应在碱性条件下进行。
由于反应速率快，目前常用的测速方法是初始速率法，即测定反应开始时的速率。
实验步骤：1. 准备试剂：准备好浓度分别为0.05mol/L的丙酮、碘化钾、氢氧化钠溶液。
2. 准备反应体系：取3个分别容量分别为50mL的烧瓶，加入丙酮、碘化钾和氢氧化钠溶液，并用蒸馏水稀释至容量线。
3. 开始测定：首先，将氢氧化钠溶液加入一烧瓶中，摇晃均匀。
然后，将碘化钾溶液加入第二个烧瓶中，同样摇晃均匀。
最后，将丙酮加入第三个烧瓶中，同样摇晃均匀。
4. 开始反应：将第二个烧瓶中的碘化钾溶液缓慢地滴加到第三个烧瓶中的丙酮溶液中，同时开始计时。
第三个烧瓶中的液体会迅速变成黄色。
等待一定时间后，记录黄色反应液在每个烧瓶中的透射率。
5. 数据处理：根据实验数据，可以计算出反应物的初始浓度差，进而计算出反应速率。
根据上述公式，反应速率可以表示为：根据反应级数和反应物浓度的变化，可以计算出反应速率常数k的值。
实验注意事项：1. 实验中使用的试剂应该是高纯度的，并且应该在实验室中密闭保存，以避免失效。
2. 实验操作过程中，应使用高精度的实验仪器，并校准反应中使用的所有试剂。
3. 在进行实验时，应注意控制实验温度，保持环境恒温。
4. 丙酮碘化反应是一种强氧化剂反应，应小心操作，防止烟雾、气味以及有害物质的释放。
结论：丙酮碘化反应速率的测定是一种基本的化学分析技术，可以用来研究化学反应动力学。
丙酮碘化反应速度常数及活化能的测定-安徽建筑大学
丙酮碘化反应速度常数及活化能的测定一、实验目的（1）掌握化学法测量反应速度常数的方法。
（2）掌握由反应速度常数计算反应活化能的方法。
（3）了解自催化反应的原理及历程。
二、实验原理只有少数化学反应是由一个基元反应组成的简单反应。
大多数化学反应并不是简单反应，而是由若干个基元反应组成的复杂反应，其反应速度和反应物浓度（严格说是活度）间的关系不能用质量作用定律预示。
用实验测定反应速度和反应物浓度间的计量关系，是研究反应动力学的很重要的内容。
对复杂反应，当知道反应速度方程的形式后，就可能对反应机理进行推测，如该反应究竟由哪些步骤完成，各个步骤的特征和相互联系如何等。
丙酮碘化反应是一个复杂反应，其反应式为+I -+H +COH 3CCH 3+I2CO H 3CCH 2I (1)实验测定表明，反应速度在酸性溶液中随H +浓度增大而增大。
由于反应式中包含产物H +，故在非缓冲溶液中，若保持作用物浓度不变，则反应速度将随反应的进行而增大。
实验还表明，除非在很高酸度下，丙酮卤化反应的反应速度与卤素的浓度无关，并且反应速度不因卤素（氯、溴、碘）的不同而异（在百分之几误差范围内）。
实验测得丙酮碘化反应的速度方程为：+⋅=H A xC C k dtdC 总 （2） 式中：C x 为浓度；C A 为丙酮浓度； 为H +浓度；k 总为反应速度常数。
由以上实验事实，可对丙酮碘化反应的机理作如下推测：H 3CC OCH 3+H +[H 3COH CH 3]+(A)(B)(3)[H 3COH CH 3]+-13COHCH 2+H +(B)(D)(4)CH 3C OHCH 2+I 2CH 3O CH 2I+I -+H +(D)(E)K 2(5)因为丙酮是很弱的碱，所以方程（3）生成中间体B 是很少的，故有：+⋅=H A B C kC C （6）烯醇式D 和产物E 的反应速度方程是：CH 3C OCH 2I +H CD I H B DC C k C k C k dtdC ⋅+-=+-)(2211 （7） D I EC C k dtdC ⋅=22 （8） 合并（6），（7），（8）三式，并应用稳定态条件，即令 ，得到：222121IH I H A E C k C k C C kC k k dt dC +⋅⋅=++- （9） 若烯醇式D 与卤素的反应速度比烯醇式D 与氢离子的反应速度大得多，即则（9）式取以下简单的形式：++⋅=⋅=H A H A xC C k C kC k dt dC 总1 （10）式（10）与实验测定结果式（2）完全一致，因此上述推测的反应机理有可能是正确的。
(整理)实验27丙酮碘化反应动力学
实验27丙酮碘化反应动力学一、目的①用改变初始浓度法測定丙酮碘化反应的级数。
②用分光光度法测定丙酮碘化反应的速率常数及活化能。
③进一步掌握分光光度计的使用方法。
二、基本原理酸催化的丙鲖碘化反应是一个复杂反应，初始阶段反应为-+++--−→−+--+I H I CH CO CH I CH CO CH H2323 (Ⅱ,140)该反应能不断产生H +，它反过来又起催化作用,故是一个自动催化反应。
其速率方程可表示为rH q I p A I A E c c kc dtdc dt dc dt dc +====22-_υ (Ⅱ,141)式中 υ、E c 、 A c 、2I c 、+H c 反应速率、碘化丙酮、丙酮、供及盐酸的浓度(mol ·L -1)k----速率常数；p 、q 、r----丙酮、碘和氢离子的反应级数。
反应速率、速率常数以及反应级数均可由实验测定。
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。
在丙酮和酸大大过量的情况下，可用少量的碘来控制反应进度。
这样，当碘完全消耗 前，丙酮和酸的浓度基本保持不变。
由于反应速率与碘的浓度无关(除非在很高的酸度 下〉，因而直到全部碘消耗完以前，反应速率为一常数。
若以0c A 0+H c 表示丙酮和酸的初始 浓度,则有常数=•=-+rH p A I c kc dtdc 002 (Ⅱ,142)由式（II ，142）可见,若能测得反应进程中不同时刻t 时碘的浓度2c I 以对I 作图应 为一直线，直线的斜率就是反应速率。
由于反应并不停留在一元碘化丙酮上,还会继续反应下去,故采用初始速率法,测量开始一段的反应速率。
为了确定反应级数p,至少需进行两次实验，用脚注数字分别表示各次实验。
当丙酮初始浓度不同，而碘离子、氢离子初始浓度分别相同时，即12c A A uc = 12I 22c I c = 12++=H H c c则有p p A pAp rHq I p A rHq I p A u c c u c c kc c c c ===++1112122212k υυ u p lg lg12=υυ u p lg )lg(12υυ= (Ⅱ,143) 同理，当丙酮、碘的初始浓度分别相同,而酸的浓度不同时，即13A A c c = 1322I I c c = 13++=H H wc c 可得出ωυυlg )(lg13=r （Ⅱ.144)又14A A c c = 14++=H H c c 1422I I xc c = ,则有lgx )(lg14υυ=q （Ⅱ.145) 因此，如能测出各次实验的反应速率，在在u 、w 、x 为已知的情况下，就可由以上 （ II 143）~（II 145）确定反应级数p 、r 、q 。
丙酮碘化反应速率常数的测定讲义
丙酮碘化反应速率常数的测定一、实验目的1、掌握利用分光光度法测定酸催化时丙酮碘化反应速度常数及活化能的实验方法。
2、加深对复杂反应特征的理解。
二、实验原理酸溶液中丙酮碘化反应是一个复杂反应，反应方程为：OH3C C CH3+I2H+OH3C C CH2I+I-+H+H+是反应的催化剂，由于丙酮碘化反应本身生成H+，所以这是一个自动催化反应。
实验测定表明，反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。
反应式中包含产物，其动力学方程式为：υ=-dcAdc(I2)p=-=kcAc(I2)q c(H+)r（1）dt dt+式中υ为反应速率，cA、c(I2)、c(H)分别为丙酮、碘、盐酸的浓度（mol/L），κ为反应速率常数，p、q、r分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。
速率、速率常数和反应级数均可由实验测定。
实验证明丙酮碘化反应是一个复杂反应，一般认为可分成两步进行，即：H3C COCH2H+k1k2k3H3C COHCH2（i）CH2II-H3C COHCH2I2H3C CO(ii)反应(i)是丙酮的烯醇化反应，反应可逆且进行的很慢。
反应(ii)是烯醇的碘化反应，反应快速且能进行到底。
因此，丙酮碘化反应的总速度可认为是由反应(i)所决定。
丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级，故碘的浓度对反应速率没有影响，即动力学方程中q为零，原来的速率方程可写成：υ=-dcI2dt=kcAc(H+)r(2)p由于反应并不停留在一元碘化丙酮上，还会继续反应下去，故采取初始速率法，因此丙酮和酸应大大过量，而用少量的碘来限制反应程度。
这样在碘完全消耗之前，丙酮和酸的浓度基本保持不变。
由于反应速率与碘浓度无关（除非在酸度很高的情况下），因而直到碘全部消耗前，反应速率是常数。
即：υ=-dcI2dt=kcAc(H+)r=常数（3）p因此，将c(I2)对时间t作图为一直线，直线斜率即为反应速率。
为了测定指数p，需要进行两次实验。
先固定氢离子的浓度不变，改变丙酮的浓度，若分别用I、II表示这两次实验，使cA(II)=u cA(I)，c(HII)=c(HI)，由式子（3）可得：+υIIkC p(AII)C r(HII)u p C p(AI)p（4）===up r+pυI kC(AI)C(HI)C(AI)++ lgυII=p lg u（5）υIυII/lg u（6）υI++p=lg同样方法可以求指数r。
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理比较复杂的反应，从其微分速率方程确切地导出
总速率方程是不可能的，因此复合反应速率方程一 般是在简化的假设条件下推导出来的。 常用近似处理方法：稳态近似法和平衡态近似法。
29
复合反应速率方程的近似处理法-稳态近似法
如果中间物 B 非常活泼 , 在反应系统中 B 一般不会积聚起
来，因此与反应物和产物相比，除在诱导期外，中间物 的浓度 [B] 总是很小且随时间变化缓慢，即 d[B]/dt ≈ 0 。 这种在反应系统中某中间物浓度近似不随时间变化的状 态称为近稳态。 在动力学处理中，把稳态下d[B]/dt≈0的近似方法称为 稳态近似法，简称稳态法。
•
微观反应动力学阶段。对反应速率从理论上进
行了探讨，提出了碰撞理论和过渡态理论，建
立了势能面。发现了链式反应，从总包反应向 基元反应过渡。由于分子束和激光技术的发展， 开创了分子反应动态学。
8
现代物理化学奠基人
The Nobel Prize (1901) The Nobel Prize (1903) The Nobel Prize (1909)
1 3 N 2 H 2 NH 3 (g) 2 2 1 H 2 O 2 H 2 O(l) 2
动力学认为：
需一定的T，p和催化剂 点火，加温或催化剂
3
常见化学反应-催化反应
利用化学反应动力学可以控制反应条件，提高主反应速率，降低副反应速率，从而 提高产品的产量及品质。
氧化反应：乙烯环氧化（Ag）、酸酐化（矾系） 、醇氧化成醛酮（Ag、 氧化铁-氧化钼等）、氨化氧化（铋-钼-磷复合氧化物等） 脱氢反应：乙苯脱氢成苯乙烯或正丁烯脱氢成丁二烯（氧化铁-氧化铬-氧化 钾体系） 加氢反应：乙烯、丙烯选择加氢（钯、铂、钴、镍等） 聚合反应：常压催化乙烯聚合（四氯化钛-三乙基铝，又称Ziegler-Natta催化剂） ……
称连串反应
22
典型的复合反应-对峙反应
最简单的1-1型对峙反应：
k1 k-1
23
典型的复合反应-对峙反应
特点： 净速率等于正、逆反应速率之差值 达到平衡时，反应净速率等于零 正、逆反应速率系数之比等于平衡 常数 K= k1/k-1 在c～t 图上，达到平衡后，反应物 和产物的浓度不再随时间而改变
脉冲射解法、激波管法和竞争法等
17
反应速率方程和反应级数
18Байду номын сангаас
反应级数和反应分子数的区别
反应级数是一种针对宏观总包反应速率建立的一套动力学理论
反应分子数则是针对微观基元反应的客观描述
名称
范畴
意义
取值
存在性
反应级数
整数、分数、零 所有反应级 或负数；对于指 针对宏观的总 数的分级数 定的反应，反应 包反应而言 的总和 级数可随实验条 件而变化
4
催化剂
常见化学反应-链式反应
• 链引发：处于稳定态的分子吸收 外界能量（光、热、引发剂等） 使它分解成自由原子或自由基等 活性传递物。
•
链传递：链引发所产生的活性传
递物与另一稳定分子作用，在形 成产物的同时又生成新的活性传 递物，使反应如链条一样不断发
臭氧空洞
爆炸
展。
• 链终止：两个活性传递物相碰形 成稳定分子或发生歧化失去传递 活性；或与器壁碰撞放出能量形 成稳定分子。
聚合反应
5
常见化学反应-表面反应
当体系存在不同相时，复相界面往往出现浓度不同 于体相浓度的平衡现象，这种现象称为吸附。气相 分子在固相表面的吸附对于许多表面反应（特别是 是表面接触催化反应）尤为重要。
表面吸附
物理吸附
（范德华作用）
化学吸附
（离子键、共价键、
配位键）
与反应过程相似，吸附量与吸附热属于热力学范畴，而吸附速率与吸附活化能 则属于动力学范畴。无论物理吸附还是化学吸附都是放热的，另外，化学吸附 往往需要升温提供活化能，因此温度对吸附量及吸附速率影响很大且复杂。
Rudolph A. Marcus
Ahmed Zewail
1956
1967
1981
1986
1992
1998
1999
Manfred Eigen Ronald G.W.George Porter Dudley R. Yuan T. Lee John C. Polanyi Herschbach Norrish
Walter Kohn John Pople
测定快速化学反应的技术
化学反应体系在位能面运动 过程的动力学
密度泛函理论
10
化学反应动力学-相关文献
铜离子进入沸石孔隙中可形 成动态多核位点，激活 NOx 的选择性催化还原反应 （ SCR ），生成无毒无污染 的N2和H2O
Science, 2017, 357, 898
离子强度
离子强度会影响反应物与络合活 化物的活化系数，影响反应速率。
7
化学反应动力学-发展简史
•
宏观反应动力学向微观反应动 力学过渡阶段
20世纪前半叶
19世纪后半叶
20世纪后半叶
•
宏观反应动力学阶段 。主 要成就是 质量作用定律和 Arrhenius 公 式 的 确 立 ， 提 出了活化能的概念。
现代化学实验与技术
丙酮碘化反应动力学
主讲教师：吴丁财 2017年9月20日
1
化学反应动力学-研究内容和目的
化学热力学的研究对象和局限性
研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。化学 热力学只能预测反应的可能性，却无法预料反应能否发生？反应的速率如何？ 反应的机理如何？例如：
1 3 N 2 H 2 NH 3 (g) 2 2 1 H 2 O 2 H 2 O(l) 2
30
复合反应速率方程的近似处理法-平衡态近似法
一个化学反应通常由一系列基元反应按一定顺序连续进行。
如果其中有一步速率最慢（称速控步），其对总反应的速
率有明显的影响，总反应速率就等于速控步的速率。
速控步之后的步骤不影响总反应速率，且速控步之前的对
峙步骤保持平衡。这种动力学处理的近似方法称为平衡态
21
典型的复合反应
对峙反应：在正、逆两个方向同时进行的反应，
又称可逆反应
平行反应：相同反应物同时进行若干个不同的反
应。这种情况在有机反应中较多，通常将生成目
标产物的一个反应称为主反应，其余为副反应
连续反应：有很多化学反应是经过连续几步才完
成的，前一步生成物中有一部分或全部作为下一 步反应的部分或全部反应物，依次连续进行，又
6
常见化学反应-液相反应
介电常数 介电常数大的溶剂会降低离子间
引力，不利于离子间化合反应。
极性
生成物极性大于反应物，极性溶 剂可加快反应速率，反之亦然。
溶剂化
液相反应与气相反应最重要区别之 一是自由空间的减少，溶剂分子不 可避免地对溶质分子产生作用。
反应物分子与溶剂分子形成的化 合物稳定则会降低反应速率；若 溶剂能使活化络合物的能量降低， 则降低活化能，反应加快。
9
化学反应机理的探究
The Nobel Prize of Chemistry
气相反应化学动力 学理论
分子轨道对称守恒原 理和前线轨道理论 溶液中的电 子转移理论 飞秒光谱学应用于化学 反应的转变状态研究
Nikolay Semenov Cyril Hinshelwood
Kenichi FukuiRoald Hoffmann
参加基元反 针对微观的基 只可能是整数， 反应分子数 应的反应物 必然存在 元反应而言 为固定值 微粒数目
19
基元反应速率方程-质量作用定律
20
典型复合反应
大多数化学反应是由对峙反应、平行反应、连续反 应等三种典型的复合反应组合而成。因此，讨论这
三种反应的动力学特征是研究各类复合反应动力学
的基础。
利用合适的催化剂，可以改变某一反应的速率，从
而提高主反应产物的产量。 通过改变温度，可以改变产物的相对含量。活化能
高的反应，速率常数随温度的变化率也大。
26
典型的复合反应-连续反应
A k1 B k2 C
27
典型的复合反应-连续反应
28
复合反应速率方程的近似处理法
通常，对于经历复杂步骤、出现许多中间产物、机
范霍夫 Jacobus H. van 't Hoff Prize motivation: "in recognition of the extraordinary services he has rendered by the discovery of the laws of chemical dynamics and osmotic pressure in solutions"
11
化学反应动力学-相关文献
在化学与能源工业领域， 80%的工艺涉及多相催化 利用扫描隧道显微镜的隧道 电流噪音，直接识别催化活 性表面位点
Nature, 2017, 549, 74
12
反应类型和反应机理
基元反应：由反应物（分子、原子、离子或自由基等）一步 直接生成产物的反应。
复合反应：由两种或两种以上基元反应组成的反应，也称作
16
反应速率的测定方法
根据反应速率大小而采用不同的实验技术
对于混合时间相对于反应时间可以忽略不计的反应，可采
用静态法
对于反应时间与混合时间不相上下的反应，常采用动态法 和快速混合法 对于反应时间介于1ms至1s的反应，可用停流法和连续流动 法测量
对于反应时间远不足1ms的反应，可用弛豫法、闪光光解法、
24
典型的复合反应-平行反应
k1 A k2 k3 B1 B2 B3