化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測定

化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測定

2021/6/271一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測定二硫酸銨與碘化鉀的反應(yīng)速率，并計(jì)算反應(yīng)級(jí)數(shù)，反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)的活化能。2、了解濃度，溫度與催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響。2021/6/272二、實(shí)驗(yàn)原理在水溶液中過二硫酸銨與碘化鉀發(fā)生如下反應(yīng)：(NH4)2S2O8+3KI＝(NH4)2SO4+K2SO4+KI3

（1）其反應(yīng)微分速率方程為：v=kcm（S2O82-）cn（I-）v為瞬時(shí)速率，c（S2O82-）,c（I-）為起始濃度。k是反應(yīng)速率常數(shù)，m與n之和是反應(yīng)級(jí)數(shù)。

2021/6/273實(shí)驗(yàn)測定的是一段時(shí)間間隔（Δt)內(nèi)反應(yīng)的平均速率vv=-Δc（S2O82-）/Δt近似用平均速率代替初速率v=kcm（S2O82-）cn（I-）=-Δc（S2O82-）/Δt為檢出在Δt內(nèi)S2O82-濃度改變值，須混入一定體積已知濃度的Na2S2O3溶液與淀粉溶液,在反應(yīng)（1）進(jìn)行同時(shí)發(fā)生：2S2O32-+I3-＝S4O62-+3I-

（2）

2021/6/274S2O82-+3I-

＝2SO42-+I3-（1）

2S2O32-+I3-

＝S4O62-+3I-（2）

（2）比（1）進(jìn)行得快得多，幾乎瞬間完成。一旦Na2S2O3耗盡，反應(yīng)（1）繼續(xù)生成的I3-就與淀粉反應(yīng)而呈現(xiàn)出特有的藍(lán)色。從反應(yīng)（1）和（2）可以看出，在Δt內(nèi)S2O82-的減小量為Δc（S2O82-）=c（S2O32-）/22021/6/275

通過改變S2O82-與I-的初始濃度，測定消耗等物質(zhì)的量濃度的S2O82-所需要的不同Δt，計(jì)算不同初始濃度的初速率，進(jìn)而確定該反應(yīng)的微分速率方程與反應(yīng)級(jí)數(shù)。

2021/6/276三、儀器藥品1、儀器大試管，小試管，10mL吸量管，秒表，量筒2、藥品過二硫酸銨，碘化鉀，硫代硫酸鈉，硫酸銨，硝酸銅，淀粉溶液2021/6/277四、實(shí)驗(yàn)步驟1、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響（計(jì)算k，m，n）在室溫條件下，按表8-1配方橫排取五組液體。先取完五組一種液體，再取第二種。例如，用量筒分別取20.0mL0.20mol?L-1KI溶液，8.0mL0.010mol?L-1Na2S2O3溶液與2.0mL0.4%淀粉溶液，全部倒入燒杯中，混合均勻?yàn)榈谝唤M。然后用另一量取20.0mL0.20mol?L-1(NH4)2S2O8溶液，迅速倒入上述混合液中，同時(shí)按動(dòng)秒表，并不停攪動(dòng)，仔細(xì)觀察。當(dāng)溶液剛出現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，立即停止計(jì)時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間和室溫。2021/6/2782、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響取上面五組實(shí)驗(yàn)中最慢的一組，按表中藥品用量，放入不同溫度水浴中，當(dāng)溫度達(dá)到平衡時(shí)，將過二硫酸銨溶液迅速加入，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，當(dāng)溶液出現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間。2021/6/279表8-12021/6/27103、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響取上面五組實(shí)驗(yàn)中最慢的一組，按表中藥品用量，在加2滴0.02mol?L-1Cu(NO3)2溶液后，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，當(dāng)溶液出現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間。將此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與表的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性比較，看看催化劑對(duì)反應(yīng)速度的影響。2021/6/2711五、數(shù)據(jù)處理1、反應(yīng)級(jí)數(shù)與反應(yīng)速率常數(shù)的計(jì)算對(duì)速率方程v=kcm（S2O82-）cn（I-）兩邊取對(duì)數(shù)：lgv=mlgc（S2O82-）+nlgc（I-）+lgk

以實(shí)驗(yàn)一，二，三中的lgv對(duì)lgc（S2O82-）作圖，得一斜率為m的直線。以實(shí)驗(yàn)一，四，五中的lgv對(duì)lgc（I-）作圖，可求得一斜率為n的直線，總反應(yīng)級(jí)數(shù)為m+n。將求得的m與n代入v=kcm（S2O82-）cn（I-）便可求得反應(yīng)速率常數(shù)。

2021/6/27122、反應(yīng)活化能的計(jì)算

lgk=A-Ea/2.30RT。Ea為反應(yīng)活化能，R為摩爾氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。測出不同溫度的k值，一lgk對(duì)1/T作圖，可得一斜率為-Ea/2.30RT的直線，由斜率求出活化能Ea。2021/6/27133、誤差計(jì)算①本實(shí)驗(yàn)活化能的測定值的誤差不超過10%。②文獻(xiàn)值：51.8kJ?mol-1。2021/6/2714