碘钟实验报告.docx

碘钟实验报告碘钟实验报告篇一：碘钟反应的动力学和热力学参数的测定完整实验报告碘钟反应”的反应级数、速率常数和活化能的测定实验报告化学学院材化班一、 实验目的 1、用初速法测定过硫酸根与碘离子的反应速率常数和反应级数 2、掌握碘钟反应过程及其原理二、简要实验原理 在水溶液中，过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应：S2O8?3I2??2???2SO4?I3 (1)[1]我们事先同时加入少量的硫代硫酸钠溶液和淀粉指示剂，则(1)式中产生的少量的 I3?会优先和 S2O32?反应而被还原成 I?：2S2O3?I3?S4O6?3I (2)2??2??这样，当溶液中的硫代硫酸钠全部反应掉后，(1)式生成的碘才会和淀粉指示剂反应，使溶液呈蓝色由上可知，控制在每个反应中硫代硫酸钠的物质的量均相同，这样从反应开始到出现蓝色的这段时间即可用来度量本反应的初速当反应温度和离子强度相同时，(1)式的反应速率方程可写为：?d[S2O8]dt2?2?m?n?k[S2O8][I] (3)根据(1)式中的反应计量关系，可以认为：?d[S2O8]dt2??d[I3]dt???[I3]?t?(4)根据(2)式的反应计量关系结合硫代硫酸钠的等量假设，可知?[I3]?t??2?[S2O3]?t2?(5)根据(3)(4)(5)可知，2?[S2O3]?t2??k[S2O8][I] (6)2?m?n移项，两边取对数可得ln1?t?lnk2?[S2O2?3]?mln[S2O8]?nln[I] (7)2??因而固定[I?]，以 ln1?t对[S2O82?]作图，根据直线的斜率即可求出 m；固定[S2O82?]，同理可以求出 n。

然后根据求出的 m 和 n，计算出在室温下“碘钟反应”的反应速率常数 k 最后改变温度，测出不同温度下从反应开始到出现蓝色所需的时间?t，计算出不同温度下的反应速率常数，由 Arrhenius 公式，以 lnk 对作图，根据直线的斜率即可求出活化能三、主要的实验仪器及试剂恒温水浴槽一套；50mL 烧杯两个； 玻璃棒一支；秒表一只；0.20M(NH4)2S2O8 溶液； 0.20MKI 溶液；0.01MNa2S2O3 溶液； 4%淀粉溶液；0.20MKNO3 溶液； 0.20M(NH4)2SO4 溶液四、实验内容1、反应级数和速率常数的测定按照表 1 所列数据将每组的(NH4)2S2O8 溶液、(NH4)2SO4 溶液和淀粉溶液放入烧杯 A 中混合均匀，KI 溶液、Na2S2O3 溶液和 KNO3 溶液放入 B 烧杯中混合均匀然后将两份溶液混合，当混合至一半时开始计时，并不断搅拌，当溶液出现蓝色时即停止计时表 1 “碘钟反应”动力学数据测量的溶液配制表序号0.20M(NH4)2S2O8 溶液/mL0.20MKI 溶液/mL 0.01MNa2S2O3 溶液/mL 0.4%淀粉溶液/mL 0.20MKNO3 溶液/mL 0.20M(NH4)2SO4 溶液/mL 2、反应活化能的测定按照表 1 中第 1 组反应的溶液配制方案配制溶液，分别在 10.0、30.0 和 40.0℃下按照 3.1 中的操作步骤测量溶液出现蓝色所需的时间?t 并记录，要注意必须先将溶液在相应的水浴槽中恒温一段时间，待溶液温度与恒温槽温度相同后再将溶液进行混合。

五、实验数据的记录六、实验数据的处理1、反应级数和速率常数的计算由 5、1 数据表格，我们可以依次求出反应级数及数率常数 K (S2O2-8)反应级数的测定 Ln1/△t 与 ln(S2O8)关系数据表2-1 10.0 10.0 4.0 1.0 0 02 5.0 10.0 4.0 1.0 0 5.03 2.5 10.0 4.0 1.0 0 7.54 10 5.0 4.0 1.0 5.0 05 10.0 2.5 4.0 1.0 7.5 0有计算机做出 Ln1/△t 与 ln(S2O2-8)关系图得：由图可知：Ln1/△t=1.0548ln(S2O8)-0.6377,其中相关系数 r=0.99897.对比可知 1.0548 即为 2-(S2O8)的反应级数 （I）反应级数的测定）关系数据表--2-由计算机做出 Ln1/△t 与 ln（I）关系图得：由图可知：Ln1/△t=1.04122 ln（I）-0.6504.其中相关系数 r=0.99827.对比公式可知 n=1.04122,-这就是 I2 的反应级数 2、反应数率常数的测定 根据公式2?[S2O3]?t2?将 m、n 的值代入，即可算出 k 的值。

由上可知，此反应数率常数为 k=0.0263462 3、反应活化能的测定 Lnk 对 1/T 的数据关系见下表：?k[S2O8][I]2?m?nLnk 对 1/T 由计算机作图得：由阿伦尼乌斯公式两边取对数得：lnk=lnA-Ea/RT.线性拟合的结果为 lnk=12.471-4781.48/T, 则由此计算出的活化能为 Ea=4781.48*8.314=39.752kJ/mol.七、实验结果讨论 1、温度对实验的影响显然，温度越高，反应速率越大且观察发现，随着温度的升高，碘最终与淀粉的显色越深，可能是由于高温下淀粉糊化，支链结构发生改变，影响碘与淀粉的络合 2、其他因素对实验的影响反应计时起始时间，搅拌的程度，溶液体积的变化均会对实验结果产生影响篇二：“我的碘钟反应”林卓君 申报书(新疆第二师华山中学)注意：本页信息请认真填写，打印获奖证书以此为准请将本页复印粘贴在项目申报材料档案袋正面附件 3.3全国青少年科技创新大赛青少年科技 实践活动申报书活动名称：制取“蓝宝石” 活动申报者（实施群体或小组）： 林卓君 所在学校（全称）： 新疆第二师华山中学 教师：陈博 机构（全称）： 新疆第二师华山中学 （提醒：以上五项信息请申报者核实准确无误，打印证书以此为准！） 活动所属学科: （请在确认的学科上划“√” ） □√物质科学（MS） □技术与设计（TD）□生命科学（LS） □行为与社会科学（SO）□地球与空间科学（ES） □其他（OT）活动申报类别：（请在确认的类别上划“√” ） □√小学生活动□初中生活动□高中生活动全国青少年科技创新大赛组织委员会制A、申报者情况B、活动情况 - 2 -- 3 -C、申报者确认事宜 E、省级组织机构审查及推荐意见- 4 -- 5 - 篇三：《冶金热力学与动力学实验》指导手册《冶金热力学与动力学实验》指导书实验一 、 碳的气化反应 一．实验目的1．测定恒压下不同温度时反应的平衡常数。

2．了解在恒温恒压下反应达平衡时测定平衡常数的方法3．了解影响反应平衡的因素二．实验原理在高炉炼铁、鼓风炉炼铜、铅、锌以及煤气发生炉等生产实践中，固体碳的气化反应具有十分重要的意义其反应为：C＋CO2＝2CO该反应的自由度为 F＝2－2＋2＝2,即反应平衡时，气相成分取决于温度和系统的压力在一大气压时，该反应的平衡常数为：KP?由等压式知?H?B（1—2） 2.303RT式中 ΔH 为反应热，R 为气体常数，T 为绝对温度，B为常数三．实验装置如图 2-3 所示，由二氧化碳气瓶、气体净化系统、管式高温炉及控温仪表、气体分析仪器组成2PCO?(CO%)2(CO2%)（1—1） PCO2 lgKP??图 1-3 碳的汽化反应实验装置 1.CO2 气瓶 2 流量计 3.管式电阻炉 4.铂铑热电偶 5.温度控制器 6. CO2 传感器；7.计算机 8 实验台四．实验步骤 1．按图装好仪器设备，将碳粒装入电炉内瓷管的高温带，塞上胶塞，用融化的石蜡密封好2．分段检查系统是否漏气 ，重新密封，直至不漏气为止3.通电升温 接通电源，打开控温器电流为 5A，逐步升到 10～12 A在升温的同时；打开气瓶，以较大的气流（40ml／分）排出系统内的空气，排气 5 分钟后调流量为20ml／分，并保持此流量不变。

4.炉温在 600℃恒温 5 分钟后，接通 CO2 气体传感器，计算机读数，记录 CO2％含量5. 再按上述操作连续 4 点 ，700℃，800℃，900℃，1000℃分析反应平衡气体中 CO2 含量 同上操作，再取该温度下反应平衡气体，记录 CO2％含量7．实验完毕，恢复仪器原状，切断电源，关闭气体五．实验报告要求1.计算各温度下平衡气相成分，以体积百分数表示，取 10 次结果的平均值2.计算各温度下的平衡常数 Kp3.绘制平衡气相中一氧化碳与温反 t 的关系曲线4.绘制 lgKp－1／T 直线，由直线斜率求出反应热 ΔH值5.讨论温度对反应平衡移动的影响．六．思考题1.为什么要检查系统不漏气？2.为什么要控制流速 20 ml／分？3.为什么要严格控制温度？实验 二、金属氧化动力学 冶金物理化学实验经常涉及过程的速率和机理，即动力学规律的研究这也是有重要实际和理论意义的领域动力学实验通常只能测得过程中某一个与反应速率有关的物理量随时间变化的动力学曲线过程机理的确定和速率方程的建立，还需把动力学曲线与各种动力学模型相结合，再辅以其它实验手段才能确定因此动力学模型的分析和讨论是动力学实验不可缺少组成部分。

动力学研究按其涉及的体系划分，可分为气—固、气—液、液—液、固—固相等反应动力学；按其研究方法划分，可分为静态法(等温、等压或等容)、动态法(非等温或流动气体)；按测量的物理量划分，可分为热重法，电导法、测压法等本实验为热重静态法研究气—固相反应动力学一．实验目的(1)掌握热重法研究金属氧化动力学的原理及方法2)测定空气下金属等温氧化增重曲线，掌握判断反应控速步骤和计算动力学参数的方法二．实验原理及设备1 支架 2 天平 3 吊丝 4 控温器 5 计算机 6 桌子 7 金属片 8 炉子 热重法是在程序控温条件下，测量物质质量与温度或时间关系的一种技木热重法有等温热重法和非等温热重法两类，前者是在恒温下测定物质质量变化与时间的关系；后者是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系热重曲线常用两种方式表示方式：TG 曲线或 DTG 曲线，前者表示失重过程的累积量，属积分型；后者是 TG 曲线对时间或温度一阶微商，即质量变化率与时间或温度的关系曲线因此只要物质受热发生物理或化学变化，有质量变化，就可以用热重法来研究其变化过程对金属氧化反应 xM(s)+yO2（g） = MxOy（s）随着时间的增加，其固体产物增加，因而重量值增加。

由所得实验曲线就可以判断不同实验条件下样品增重值的大小，比较其抗氧化性能，并有样品重量随时间（或温度）的变化关系，研究反应的过程和机理金属氧化反应过程主要有下列步骤，(1)氧通过气相边界层向金属表面的传质过程2)氧或金属离子在氧化层中的扩散过程3)金属与氧在界面上发生化学反应过程在反应初期（未形成致密产物层时） ，只有前两步对于平板试样(即氧化过程中反应面积基本不变)，在氧化初期未形成致密产物层或金属氧化膜(如铁的氧化物)疏松的情况下，金属氧化为化学反应控速在 TG 曲线上表现为单位面积上氧化增量(ΔW)随时间(t)线性增加的零级反应特征，即遵循膜生长直线定律：?W?k1t（2—4）AA—试样表面积，cm2K1—表现反应速度常数，mg／cm2.s在氧化中后期氧化膜致密并有一定的厚度时，金属氧化速度为氧或金属离子在氧化膜中扩散所控制单位面积上氧化增量随时间呈抛物线变化的一级反应特征，即遵循金属氧化抛物线规律：?W2)?k2t （2—5） (A式中 k2—抛物线速度常数，mg2/ cm4．s)实验主要设备是高温加热炉和天平组成除此还有炉温控制系统四．实验步骤(1)检查与熟悉仪器装置2)用砂纸擦净试样（铜片）表面氧化膜，用卡尺测定样品的尺寸。

用酒精、丙酮清洗去油污样品质量不大于5g3) 打开电源，给高温炉通电加热将样品挂入天平吊钩上，提升加热妒至工作位置，待天平读数稳定后，读出祥品初始重量将样品提出4)，控制温度 750℃，将样品放入炉内开始记录数据。