Работа 12 Йодирование ацетона в кислой среде

Реакция йодирования ацетона, катализируемая в водных растворах протонами, протекает по стадиям:

CH₃ – CO – CH₃ + H⁺ CH₃ – C(OH)⁺ – CH₃,

CH₃ – C(OH)⁺ – CH₃ CH₃ – C(OH) = CH₂ + H⁺,

CH₃ – C(OH) = CH₂ + I₂ CH₃ – CO – CH₂I + H⁺ + I^-. (141)

Реакция сопровождается возрастанием концентрации ионов водорода (катализатора), то есть процесс является автокаталитическим.

Методом квазистационарных концентраций или методом маршрутов покажите, при каких условиях скорость расхода ацетона в реакции йодирования не зависит от концентрации йода и может быть выражена уравнением:

. (142)

От констант скоростей каких стадий реакции зависит k ?

Обозначим:

а – молярная концентрация ацетона в начальный момент времени, моль/дм³;

b – молярная концентрация эквивалента кислоты в начальный момент времени, моль/дм³;

х – молярная концентрация образовавшегося йодацетона в момент времени t , моль/дм³.

Тогда в момент времени t:

Докажите, что в этот момент времени.

Уравнение (142) принимает вид:

, (143)

или

. (144)

Интегрирование этого выражения приводит к уравнению:

, (145)

или линейной функции:

. (146)

Выполнение измерений

1 Вспомогательные растворы

Готовят две бюретки:

1) с раствором гидроксида натрия (с(NaOH) = 0.2 моль/дм³);

2) с раствором тиосульфата натрия

(с(¹/_zNa₂S₂O₃) = 0.01 моль/дм³, z = ?).

2 Приготовление реакционной смеси

Содержание ацетона и кислоты в растворе задает преподаватель (таблица 12.1).

Таблица 12.1 – Молярная концентрация эквивалента кислоты и масса ацетона в реакционной смеси

Номер системы	Молярная концентрация эквивалента кислоты	Масса ацетона	Объем ацетона
	с(H+), моль/дм3	m, г	V, см3
1	0.10	1.45	1.8
2	0.11	1.60	2.0
3	0.12	1.74	2.2
4	0.13	1.89	2.4
5	0.14	2.03	2.6
6	0.15	2.18	2.8
7	0.16	2.32	2.9
8	0.17	2.47	3.1
9	0.18	2.61	3.3
10	0.19	2.76	3.5
11	0.20	2.90	3.7

Рассчитывают объем хлороводородной кислоты

(с(HCl) = 1 моль/дм³), необходимый для приготовления 250 см² раствора кислоты заданной концентрации.

В мерную колбу вместимостью 250 см³ помещают мерной пипеткой 25 см³ раствора, содержащего I₂ и KI (с(¹/₂I₂) = 0.1 моль/дм³, (KI ) = 4 %), прибавляют к нему мерным цилиндром рассчитанный объем раствора хлороводородной кислоты. Добавляют дистиллированной воды до объема 220  230 см³ (внимание, не до метки). После этого колбу, закрытую притертой пробкой, помещают в термостат.

Навеску ацетона (таблица 12.1) берут следующим образом: на аналитических весах взвешивают бюкс с притертой пробкой, в который помещено 10  12 см³ дистиллированной воды, затем пипеткой добавляют ацетон и снова взвешивают. Рассчитывают навеску ацетона.

Водный раствор ацетона вливают в мерную колбу с растворами йода и кислоты. Ополаскивают бюкс двумя порциями по 2 3 см³ дистиллированной воды и добавляют их к исследуемой системе. Добавляют дистиллированной воды до метки на колбе, перемешивают раствор.

Включают секундомер.

Помещают колбу с исследуемой системой в термостат, где она находится в течение всего эксперимента (Т = 30 С).