基于智能手机的丙酮碘化反应改进实验

doi:10.3866/PKU.DXHX202212026

大学化学 >> 2023, Vol. 38 >> Issue (4): 7-12.doi: 10.3866/PKU.DXHX202212026

所属专题：第3届全国大学生化学实验创新设计竞赛

基于智能手机的丙酮碘化反应改进实验

张越, 于海英, 郝俊生(), 蒋悦, 王子为, 黄冰

山西大学化学化工学院，化学国家级实验教学示范中心(山西大学)，太原 030006

收稿日期:2022-12-08 录用日期:2023-01-04 发布日期:2023-03-27
通讯作者: 郝俊生 E-mail:jshao@sxu.edu.cn

Improved Experiment for Iodination of Acetone Based on Smartphone Reactor

Yue Zhang, Haiying Yu, Junsheng Hao(), Yue Jiang, Ziwei Wang, Bing Huang

National Demonstration Center for Experimental Chemistry Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China

Received:2022-12-08 Accepted:2023-01-04 Published:2023-03-27
Contact: Junsheng Hao E-mail:jshao@sxu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

传统的“丙酮碘化反应”实验中不可避免地存在盐酸挥发导致的腐蚀和刺激性，以及分光光度测试时的温度和时间与实际反应过程不一致等问题。本改进实验针对上述问题，设计了新型玻璃反应器，构建了基于智能手机的比色检测系统，并提出了相应的检测方法。改进后的实验避免了盐酸挥发引起的仪器腐蚀和对人体的刺激，提高了实验数据的准确性，加深了学生对Lamber-Beer定律及其偏移现象的理解。此外，改进后的实验不需要分光光度计即可完成，不但提高了该实验的普及性和趣味性，还为疫情期间开展线上实验教学提供了新的解决思路。

关键词: 丙酮碘化, 智能手机, 比色法

Abstract:

In the traditional "acetone iodination" experiment, there are problems such as corrosion, irritation caused by HCl volatilization, and inconsistent temperature or time between the spectrophotometric test and the actual reaction process. These problems are inevitably encountered and have not been effectively addressed. With a focus on these problems, the improved experiment presented a colorimetric analysis system based on a smartphone and new glass reactor; the test method was also proposed. The improved experiment avoids instrument corrosion, human body stimulation caused by HCl, improves the accuracy of the experimental data, and is helpful for students to gain theoretical and experimental expertise on the Lambert-Beer law and its offset phenomenon. In addition, since a spectrophotometer is not required, the improved experiment is easier to popularize and more interesting. It also provides a new strategy for online experimental teaching under difficult conditions such as the epidemic.

Key words: Acetone iodination, Smartphone, Colorimetry

张越, 于海英, 郝俊生, 蒋悦, 王子为, 黄冰. 基于智能手机的丙酮碘化反应改进实验[J]. 大学化学, 2023, 38(4): 7-12.

Yue Zhang, Haiying Yu, Junsheng Hao, Yue Jiang, Ziwei Wang, Bing Huang. Improved Experiment for Iodination of Acetone Based on Smartphone Reactor[J]. University Chemistry, 2023, 38(4): 7-12.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202212026

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2023/V38/I4/7

图/表 7

图1

表1

表2

图2

图3

图4

表3

反应体系序号	HCl溶液(mL)	碘溶液(mL)	丙酮溶液(mL)	反应体系序号	HCl溶液(mL)	碘溶液(mL)	丙酮溶液(mL)
1	5.00	5.00	5.00	5	5.00	5.00	4.00
2	4.00	5.00	5.00	6	5.00	5.00	6.00
3	6.00	5.00	5.00	7	5.00	5.00	7.00
4	7.00	5.00	5.00

温度	C_碘 × 10⁻³ (mol･L⁻¹)	碘溶液图像	R	G	B	G_n
30 ℃	1.600		231.735	69.876	16.245	0.220
	1.400		234.777	87.151	14.622	0.259
	1.200		240.989	100.451	11.434	0.285
	1.100		236.377	110.058	2.620	0.315
	0.800		240.917	127.720	1.630	0.345
	0.600		233.101	141.408	1.147	0.376
	0.500		231.066	151.543	1.338	0.395
	0.400		226.521	159.195	4.105	0.408
	0.200		224.618	189.221	95.158	0.372
拟合结果		G_n = −154.488 × C_碘 + 0.470 R² = 0.9987
35 ℃	1.600		239.093	72.605	14.862	0.222
	1.400		241.668	85.028	14.037	0.250
	1.200		247.559	98.257	12.857	0.274
	1.100		251.605	123.512	12.884	0.318
	0.800		253.560	144.534	13.048	0.352
	0.600		254.816	170.479	13.144	0.389
	0.500		254.680	180.722	12.428	0.404
	0.400		254.426	195.313	16.626	0.419
	0.200		250.208	219.079	132.278	0.364
拟合结果		G_n = −169.344 × C_碘 + 0.487 R² = 0.9961

温度	反应体系序号	反应速率(mol∙L∙s⁻¹)	分级数x，y	反应速率常数(L∙mol⁻¹∙s⁻¹)
30 ℃	1	2.08 × 10⁻⁶	x = 1.05 ≈ 1 y = 1.01 ≈ 1	5.17 × 10⁻⁵
	2	1.59 × 10⁻⁶
	3	2.43 × 10⁻⁶
	4	3.00 × 10⁻⁶
	5	1.51 × 10⁻⁶
	6	2.36 × 10⁻⁶
	7	2.96 × 10⁻⁶
35 ℃	1	3.54 × 10⁻⁶	x = 1.01 ≈ 1 y = 1.00 ≈ 1	8.93 × 10⁻⁵
	2	2.85 × 10⁻⁶
	3	4.20 × 10⁻⁶
	4	5.30 × 10⁻⁶
	5	2.89 × 10⁻⁶
	6	4.41 × 10⁻⁶
	7	5.40 × 10⁻⁶

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