化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測定

1、實驗 化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測定一、實驗?zāi)康?了解濃度、溫度和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；2測定(NH4)2S2O8與KI反應(yīng)的速率、反應(yīng)級數(shù)、速率和反應(yīng)的活化能。二、實驗原理在水溶液中過二硫酸銨與碘化鉀發(fā)生如下反應(yīng)： S2O+ 3I=2SO +I（aq）（1）這個 反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為：反應(yīng)速率方程為： 式中r是瞬時速率。若、是起始濃度，則r表示初速率(v0)。在實驗中只能測定出在一段時間內(nèi)反應(yīng)的平均速率。 在此實驗中近似地用平均速率代替初速率： 為了能測出反應(yīng)在t時間內(nèi)S2O82-濃度的改變量，需要在混合(NH4)2S2O8 和KI溶液的同時，加入一定體積已知濃度的Na2S2O3溶液和淀粉

2、溶液，這樣在（1）進(jìn)行的同時還進(jìn)行著另一反應(yīng)： 2S2O32- + I3- = S4O62- + 3I- （2）此反應(yīng)幾乎是瞬間完成，（1）反應(yīng)比（2）反應(yīng)慢得多。因此，反應(yīng)（1）生成的I3-立即與S2O32-反應(yīng)，生成無色S4O62-和I-，而觀察不到碘與淀粉呈現(xiàn)的特征藍(lán)色。當(dāng)S2O32-消耗盡，（2）反應(yīng)不進(jìn)行，（1）反應(yīng)還在進(jìn)行，則生成的I3-遇淀粉呈藍(lán)色。從反應(yīng)開始到溶液出現(xiàn)藍(lán)色這一段時間t里，S2O32-濃度的改變值為： 再從（1）和（2）反應(yīng)對比，則得： 通過改變S2O82- 和I-的初始濃度，測定消耗等量的S2O82- 的物質(zhì)的量濃度所需的不同時間間隔，即計算出反應(yīng)物不同初始濃度

3、的初速率，確定出速率方程和反應(yīng)速率常數(shù)。三、實驗用品儀器：恒溫水浴1臺，燒杯（50mL）5個、量筒（10mL 4個，5mL2個）、秒表、溫度計，玻璃棒或電磁攪拌器。液體藥品：(NH4)2S2O8(0.20mol/L)、KI(0.20mol/L)、Na2S2O350mol/L)、KNO3(0.20mol/L)、(NH4)2SO4(0.20mol/L)、Cu(NO3)2(0.02mol/L)、淀粉溶液(0.2%)材料：坐標(biāo)紙四、實驗內(nèi)容1濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，求反應(yīng)級數(shù)、速率系數(shù)按下表各溶液用量進(jìn)行實驗。 室溫 實 驗 編 號試劑用量mL0.20 mol/L (NH4)2S2O815.02.5

4、0110.20 mol/L KI1115.02.500.010 mol/L Na2S2O33.03.03.03.03.00.4% 淀粉溶液1.01.01.01.01.00.20 mol/L KNO300000.20 mol/L (NH4)2SO405.07.5000混合液中反應(yīng)的起始始濃度mol/L(NH4)2S2O8KI Na2S2O3反應(yīng)時間t/sS2O82-的濃度變化/mol/L反應(yīng)速率r注意：KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4可使用同一個量筒量取，(NH4)2S2O8必須單獨使用一個量筒；KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4混合均勻后， 將(N

5、H4)2S2O8溶液迅速倒入上述混合液中，同時啟動秒表，并且攪拌；溶液剛出現(xiàn)藍(lán)色立即按停秒表。問題：反應(yīng)液中為什么加入KNO3、(NH4)2SO4？答：實驗中(NH4)2S2O8、KI溶液不足量，分別用(NH4)2SO4、KNO3補(bǔ)足，目的是使反應(yīng)液中的離子強(qiáng)度不變。問題：取(NH4)2S2O8試劑量筒沒有專用，對實驗有何影響？答：(NH4)2S2O8會與KI提前反應(yīng)，會與Na2S2O3發(fā)生副反應(yīng)，無法保證各自的初始濃度。問題：(NH4)2S2O8緩慢加入KI等混合溶液中，對實驗有何影響？答：不能保證(NH4)2S2O8的初始濃度，測得的反應(yīng)速率減慢。2溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響按上表實驗的藥品

6、用量，分別做低于室溫10、高于室溫10。其它操作步驟同實驗1。實 驗 編 號反應(yīng)溫度t/反應(yīng)時間t/s反應(yīng)速率r注意：實驗低于或高于室溫對反應(yīng)速率的影響時，KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4混合液和(NH4)2S2O8溶液要分別冷卻或加熱；溫度計必須分開，不能搞混；反應(yīng)時也要保持混合前的溫度。3催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響按實驗藥品用量進(jìn)行實驗，在(NH4)2S2O8溶液加入KI混合液之前，先在KI混合液中加入2滴Cu(NO3)2(0.02mol/L)溶液，攪勻，其它操作同實驗1。五、數(shù)據(jù)處理1反應(yīng)級數(shù)和反應(yīng)速率常數(shù)的計算兩邊取對數(shù)： 當(dāng)不變（實驗、）時，以對作圖，得直線，

7、斜率為m。同理，當(dāng)不變（實驗、）時，以對作圖，得n，此反應(yīng)級數(shù)為m+n。利用實驗1一組實驗數(shù)據(jù)即可求出反應(yīng)速率常數(shù)k。實 驗 編 號MN反應(yīng)速率常數(shù)k2反應(yīng)活化能的計算 測出不同溫度下的k值，以對作圖，得直線，斜率為，可求出反應(yīng)的活化能Ea。實 驗 編 號反應(yīng)速率常數(shù)k反應(yīng)活化能Ea六、實驗指導(dǎo)1 秒表的使用2過二硫酸銨溶液和碘化鉀溶液加入的順序及加入的速度；3實驗時的計時操作；4實驗后指導(dǎo)學(xué)生利用作圖法求出反應(yīng)級數(shù)，從而求出反應(yīng)速率常數(shù)和活化能。為了測出在一定時間（t）內(nèi)S2O的濃度變化，在混合(NH4)2S2O8和KI溶液的同時，加入一定體積的已知濃度的Na2S2O3溶液和淀粉，這樣在反應(yīng)（1）進(jìn)行的同時，還有以下反應(yīng)發(fā)生：2S2O（aq）+ I（aq）=S4O