化学反应速率及活化能的测定实验报告

化学反应速率及活化能的测定实验报告 1 1 概述概述 化学反应速率用符号 J 或 表示 其定义为 J d dt 3 1 为反应进度 单位是 mol t 为时间 单位是 s 所以单位时间的 反应进度即为反应速率 d v 1BdnB 3 2 将式 3 2 代入式 3 1 得 J v 1BdnB dt 式中 nB为物质 B 的物质的量 dnB dt 是物质 B 的物质的量对时间的 变化率 vB为物质 B 的化学计量数 对反应物 vB取负值 产物 vB取正值 反应速率 J 总为正值 J 的单位是 mol s 1 根据质量作用定律 若 A 与 B 按下式反应 aA bB cC dD 其反应速率方程为 J kca A cb B k 为反应速率常数 a b n n 为反应级数 n 1 称为一级反应 n 2 为二级反应 三级反应较少 反应级数有时不能从方程式判定 如 2HI I2 H2 看起来是二级反应 实际上是一级反应 因为 HI H I 慢 HI H H2 I 快 I I I2 快 反应决定于第一步慢反应 是一级反应 从上述可知 反应级数应 由实验测定 反应速率的测定 测定反应速率的方法很多 可直接分析反应物或产物浓度的变化 也可利用反应前后颜色的改变 导电性的变化等来测定 如 可通过分析溶液中 Cl 离子浓度的增加 确定反应速率 也可利用反 应物和产物颜色不同 所导致的光学性质的差异进行测定 从上式还可 以看到 反应前后离子个数和离子电荷数都有所改变 溶液的导电性有 变化 所以也可用导电性的改变测定反应速率 概括地说 任何性质只 要它与反应物 或产物 的浓度有函数关系 便可用来测定反应速率 但对于反应速率很快的 本实验测定 NH4 2S2O8 过二硫酸铵 和 KI 反应的速率是利用一 个 在水溶液中 NH4 2S2O8和 KI 发生以下反应 这个反应的平均反应速率可用下式表示 NH4 2S2O8溶液和 KI 溶液混合时 同时加入一定体积的已知浓度 的 Na2S2O3 反应 记录从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间 t 由于在 t 时 间内 式中 k 代表量 k 的数值 可求得反应速率常数 k 根据阿伦尼乌斯公式 率等于 Ea 2 303R 通过计算求出活化能 Ea 2 2 实验目的实验目的 1 掌握浓度 温度及催化剂对化学反应速率的影响 2 测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速率 并计算反应级数 反应速率常数及反应的活化能 3 初步练习用计算机进行数据处理 3 3 实验内容实验内容 1 实验浓度对化学反应速率的影响 在室温下 取 3 个量筒分别量取 20ml 0 20mol L 1 KI 溶液 8 0ml 0 010 mol L 1 Na2S2O3溶液和 4 0mL 0 2 淀粉溶液 均加到 150mL 烧杯中 混合均匀 再用另一个量筒取 20mL0 20mol L 1 NH4 2S2O8溶液 快速加到烧杯中 同时开动秒表 并不断搅拌 当溶液刚出 现蓝色时 立即停秒表 记下时间及室温 用同样的方法按照表 3 1 中的用量进行另外 4 次实验 为了使每次 实验中的溶液的离子强度和总体积保持不变 不足的量分别用 0 20mol L 1 KNO3溶液和 0 20mol L 1 NH4 2SO4溶液补足 表表 3 13 1 不同浓度时平均反应速率不同浓度时平均反应速率 用表中实验 的数据作图求出 a 用实验 的数 据作图求出 b 然后再计算出反应速率常数 k 2 温度对化学反应速率的影响 按表 3 1 实验 中的用量 把 KI Na2S2O3 KNO3和淀粉的混合溶液 加到 150mL 烧杯中 把 NH4 2S2O8溶液加到另一个烧杯中 并将两个烧 杯放入冰水浴中冷却 等烧杯中的溶液都冷到 O 时 把 NH4 2S2O8溶 液加到 KI 混合溶液中 同时开动秒表 并不断搅拌 当溶液刚出现蓝色 时 记下反应时间 在 10 20 和 30 的条件下 重复上述实验 将结果填于表 3 2 中 用表 3 2 的数据 以 lg k 对 1 T 作图 求出反应 1 的活化能 表表 3 23 2 不同温度时平均反应速率不同温度时平均反应速率 3 催化剂对反应速率的影响 在 150mL 烧杯中加入 10mL 0 20mol L 1KI 溶液 4 0mL 淀粉溶液 8 0mL 0 010mol L 1 Na2S2O3溶液和 10mL 0 20mol L 1 KNO3溶液 再加 入 1 滴 0 02mol L 1 Cu NO3 2溶液 搅拌均匀 然后迅速加入 20mL 0 20mol L 1 NH4 2S2O8溶液 搅拌 记下反应时间 并与前面不加催 化剂的实验进行比较 4 4 思考题思考题 1 通过上述实验总结温度 浓度 催化剂对反应速率的影响 2 上述反应中 溶液出现蓝色是否反应终止 另外 实验数据的处理 除了用方格纸作图并进行计算外 还可以 利用计算机进行数据处理 计算机处理实验数据的程序及使用说明如下 帮助文件帮助文件 使用说明 1 1 打开与选择菜单打开与选择菜单 1 按 F10 键即可激活顶层菜单 然后使用方向键 选择 顶层菜单项 按回车 Enter 键即可打开所选择的菜单 使用热键 Alt 菜单上加亮的字母 即可快速地打开该字母所对应的菜单 2 打开菜单后即可使用方向键 选择菜单项 选中后按 回车键即可执行此菜单项 打开菜单后 按菜单项中加亮的字母也可以 执行该菜单项 使用热键 菜单项后部