实验八 化学反应速度与活化能.doc

实验八 化学反应速率与活化能【目的要求】1. 验证浓度、温度、催化剂对化学反应速率影响的理论2. 了解测定反应速率、反应级数、反应速率常数及反应活化能的原理和方法3. 学会电磁搅拌器和恒温水浴的使用方法基本原理】在水溶液中，过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应： （1）该反应的反应速率ν与反应物浓度[S2O82-]和[I-]之间的关系可近似地用下式表示： k为反应速率常数，m+n为反应级数为了测出一定时间△t内过二硫酸铵浓度的改变量△[S2O82-]，在（NH4）2S2O8溶液和KI溶液混合的同时，加入淀粉和定量的Na2S2O3这样，在反应（1）进行的同时还发生以下反应： （2）反应（2）能瞬时完成，而反应（1）则慢得多由（1）生成的I3-立即与S2O32-作用生成无色的S4O62-和I-，所以反应开始时溶液无色随着反应的进行，当Na2S2O3耗尽，反应（1）生成的微量I2立即与淀粉作用，使溶液由无色变为蓝色记录从反应开始到溶液出现蓝色所需时间△t由于△t时间内S2O32-全部耗尽，剩余浓度为零，故此时Na2S2O3浓度的消耗量实际上等于其初始浓度[S2O32-]。

由反应（1）和（2）可知： 故反应速率可近似地用下式求出【仪器和药品】电磁搅拌器，恒温水浴，秒表，温度计，0.2%淀粉溶液， 冰块，0.20molL-1（NH4）2S2O8 ，0.20molL-1KI ， 0.010molL-1Na2S2O3 ，0.20molL-1KNO3 ，0.20molL-1（NH4）2SO4 ，0.02molL-1Cu（NO3）2 【实验步骤】1. 浓度对反应速率的影响在一定温度（或室温下），按表3-8-1中实验编号1～5号的用量，将所需体积的KI、淀粉、Na2S2O3、KNO3或(NH4)2SO4溶液放入同一烧杯中混匀，在不断搅拌下将所需量的（NH4）2S2O8溶液快速加入混合液中，同时启动秒表当溶液刚出现蓝色时，立即停表记录时间，同时记录室温将实验结果填入表中然后根据实验结果，计算反应级数和反应速率常数为了保证溶液离子强度和总体积维持不变，KI和（NH4）2S2O8的不足量用KNO3和（NH4）2SO4补上2. 温度对反应速率的影响按表3-8-1中实验编号6的用量量取试剂，将盛有（NH4）2S2O8溶液的烧杯和盛有其余试剂混合液的烧杯同时置于冰水浴中冷却。

当溶液温度较冷却前下降10℃时，将两烧杯快速混匀，同时启动秒表当溶液刚出现蓝色时，立即停表记时，并记录反应温度在高于室温约10℃的条件下，测出7号实验的反应时间根据2（室温条件）、6和7号实验数据，求出反应活化能如果室温低于10℃，可以在室温、比室温高出10℃和高出20℃三种情况下测定反应时间，求反应活化能为减少实验误差，反应温度尽量控制在30℃以下3. 催化剂对反应速率的影响室温下按表中实验编号2的用量量取KI、淀粉、Na2S2O3、KNO3溶液于烧杯中混匀，然后再加入3滴0.02molL-1的Cu（NO3）2溶液，在不断搅拌下迅速加入（NH4）2S2O8溶液，记时与2号实验结果比较，做出结论表3-8-1 浓度、温度对反应速率的影响实验编号1234567试剂用量(ml)KI1052.5101055淀粉2222222Na2S2O34442144KNO3057.50055（NH4）2SO4000710.500（NH4）2S2O810101052.51010起始浓度[KI]/10-2molL-1)7.73.91.957.77.73.93.9[(NH4)2S2O8]/10-2molL-17.77.77.73.91.957.77.7[Na2S2O3]/10-3molL-11.541.541.540.770.391.541.54反应温度/℃反应时间/s反应速率ν/molL-1s-1【数据处理】1. 反应级数和反应速率常数的计算由速率常数表达式 ν= k[S2O82-]m[I-]n得1gν=mlg[S2O82-]+nlg[I-]+1gk。

同一温度下，固定[I-]，改变[S2O82-]求出一系列反应速率ν，以1gν对 1g[S2O82-]作图得直线，斜率即为m；同理，固定 [S2O82-]，以1gν对1g[I-]作图得直线，斜率为n；将m和n代入速率方程式中就可求得反应速率常数k实验编号123451gv1g[S2O82-]1g[I-] mnk2. 活化能的计算根据阿仑尼乌斯方程式 ，计算出不同温度时的k值，以1gk对1/T作图，求得直线斜率 ，即可得到活化能Ea实验编号627K1gk1/TEa（反应活化能）【问题讨论】1. 若不用S2O82-而用I-或I3-的浓度变化来表示反应速率，则反应速率常数是否相同？2. 实验中，当溶液刚出现蓝色时，是否意味着反应已经停止？为什么溶液出现蓝色时的时间与加入Na2S2O3的量有关？过多或过少对结果有何影响？3. 下列情况对实验结果有何影响？（1）取用六种试剂的量筒没有分开2）先加（NH4）2S2O8溶液，最后加KI溶液3）慢慢加入（NH4）2S2O8溶液4）溶液温度升高到30℃以上。