实验一化学反应速率和活化能的测定

实验一化学反应速率和活化能的测定一、实验目的1．通过实验了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。2．了解（NH4）2S2O8氧化KI的反应速率的测定原理和方法。3．学习作图法处理实验数据。二、实验原理在水溶液中，过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]和碘化钾(KI)发生如下反应：32428223ISOIOS根据速率方程，该反应的反应速率v可表示为nmIOSktOSv)()()282282（△t时间内的平均反应速率反应速率常数[S2O82-]和[I-]分别为两种离子的初始浓度（m+n）为反应级数为了能够测出反应在△t时间内离子浓度的改变值，在(NH4)2S2O8和碘化钾KI反应的同时，加入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉溶液。一旦Na2S2O3耗尽，生成微量的I3-就立即与淀粉作用，使溶液显蓝色。IOSIOS322643232二、实验原理消耗S2O82-的浓度为消耗S2O32-浓度的一半。即Δ[S2O82-]＝注：当硫代硫酸钠耗尽时，Δ[S2O32-]就是开始时Na2S2O3的浓度。二、实验原理在本实验中，每份混合溶液中Na2S2O3的起始浓度都是相同的，因而Δ[S2O32-]不变。因此，只要记下反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间Δt，即可求出反应速率υ＝－Δ[S2O82-]/Δt。二、实验原理根据反应速率方程：υ＝k[S2O82-]m[I-]n利用求出的反应速率υ，就可以计算m和n，进一步可求出速率常数k值。反应速率常数k与反应温度T有如下关系：lgk＝－+A式中Ea为反应的活化能，R为气体常数，T为绝对温度。测出不同温度下的k值，以lgk对1/T作图可得一直线，由直线的斜率可求出反应的活化能Ea值。二、实验原理三、仪器与试剂仪器恒温水浴量筒(10mL、25mL)温度计秒表烧杯(100mL)0.02mol·L-1Cu(NO3)20.20mol·L-1KI0.2%淀粉溶液0.20mol·L-1KNO30.20mol·L-1(NH4)2S2O80.01mol·L-1Na2S2O30.20mol·L-1(NH4)2SO4试剂1、浓度对反应速率的影响在室温下，用量筒分别量取0.20mol·L-1的KI溶液20mL，0.010mol·L-1的Na2S2O3溶液8mL和0.2%淀粉溶液4mL，都加到150mL锥形瓶中，混匀。再用另一个量筒取0.20mol·L-1的(NH4)2S2O8溶液20mL，快速加到盛混合溶液的150mL锥形瓶中，同时开动秒表，将溶液搅匀。当溶液刚出现蓝色时，立即停表，记下反应时间和温度。四、实验步骤用同样的方法按表1中的用量，完成序号2～5的其它实验。为使每次实验中溶液离子强度和总体积不变，不足的量分别用0.20mol·L-1的KNO3溶液和0.20mol·L-1的(NH4)2SO4溶液补足。四、实验步骤表1浓度对反应速率的影响实验序号12345试剂用量，mL0.20mol·L-1KI0.01mol·L-1Na2S2O32%淀粉溶液0.20mol·L-1KNO30.20mol·L-1(NH4)2SO40.20mol·L-1(NH4)2S2O8208.04.0//20208.04.0/1010208.04.0/155108.04.010/2058.04.015/20起始浓度，mol·L-1KI溶液Na2S2O3溶液(NH4)2S2O8溶液反应时间△t，s反应的平均速率反应速率常数2、温度对反应速度的影响按表1中实验序号4的用量，把KI、Na2S2O3、KNO3和淀粉溶液加到烧杯中，把(NH4)2S2O8溶液加到大试管中，并把它们放在比室温高10℃的恒温水浴锅中，当溶液温度与水的温度相同时，把(NH4)2S2O8溶液迅速加到KI混合溶液中，记录反应时间。在高于室温20℃、30℃条件下，重复以上操作。这样共得到四个温度下的反应时间，结果列于表2。四、实验步骤四、实验步骤实验序号4678反应温度K反应时间s反应速率v反应速率常k表2温度对反应速率的影响3、催化剂对反应速率的影响按表1中序号4的用量，先在混合溶液中加2滴0.02mol·L-1的Cu(NO3)2溶液，混匀，然后迅速加入(NH4)2S2O8溶液，并记录反应时间。同没有加入Cu(NO3)2溶液的相同条件反应比较催化剂对反应速率的影响。四、实验步骤表3催化剂对反应速率的影响实验序号49反应时间△t，s反应速率，v四、实验步骤4、求反应的活化能Ea计算不同温度下的反应速率常数k列于表4，以lgk对1/T作图，通过直线的斜率求出反应的活化能Ea。四、实验步骤四、实验步骤表4求反应的活化能实验序号4678反应温度/K（1/T）×103速率常数k五、数据处理1、计算反应级数2、计算速率常数和活化能六、操作要点和注意事项1、试剂的加入顺序要一致2、加入最后一种试剂时要迅速，并同时计时3、溶液一变色，就立即停止计时1、实验中为什么可以用反应出现蓝色的时间长短来计算反应速率？反应溶液出现蓝色后，反应是否就终止了？2、Na2S2O3的用量过多或过少，对实验结果有何影响？3、本实验中反应物S2O82-和I-的化学计量数不同，如果反应速率不是用S2O82-而是用I-来表示，为什么求得的反应速率却是相同的？七、思考题