化学反应速率与活化能的测定实验报告名师制作优质教学资料

1、化学反应速率与活化能的测定实验报告姓名班级试验时间第室号位 指导教师实验目的1了解浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。2测定（ NH 4） 2S2O8 与 KI 反应的速率、反应级数、速率系数和反应的活化能。实验原理（NH 4） 2S2O8 和 KI 在水溶液中发生如下反应：S2O82-(aq)+ 3I-(aq) 2SO42- (aq)+ I3-(aq)（1）这个反应的平均反应速率为v = -282)=kc(S2O8) c (I)c(S O2t式中： v 反应的平均反应速率；c(S2O82)t 时间内 S2O82的浓度变化；c (S O2) ， c(I) SO2， I 的起始浓度；8282

2、k 该反应的速率系数；,反应物 S2O82， I的反应级数，为该反应的总级数。为了测出在一定时间（t ）内 S2O82-的浓度变化，在混合 (NH 4)2S2O8 和 KI 溶液的同时，加入一定体积的已知浓度的Na2S2O3 溶液和淀粉，这样在反应（ 1）进行的同时，还有以下反应发生：2S2O32- (aq) + I3(aq) S4O62-(aq) + 3I-(aq)（ 2）由于反应（ 2）的速率比反应（ 1）的大得多，由反应（ 1）生成的 I 3 会立即与 S2O32-反应生成无色的 S4O62-和 I-。这就是说，在反应开始的一段时间内，溶液呈无色，但当Na2S2O3 一旦耗尽，由反应（

3、1）生成的微量 I 3就会立即与淀粉作用，使溶液呈蓝色。由反应（ 1）和（ 2）的关系可以看出，每消耗1mol S2O82-就要消耗 2 mol 的 S2O 32-，即c （S2O82-）= 1c （ S2O32- ）2由于在t 时间内， S2O32-已全部耗尽，所以 c （S2O32-）实际上就是反应开始时Na2S2O3 的浓度，即 c （S2O32-） = c0 （S2O32-）这里的 c0 （ S2O32-）为 Na2S2O3 的起始浓度。在本实验中，由于每份混合液中Na2S2O3 的起始浓度都相同，因而c （S2O32-）也是相同的，这样，只要记下从反应开始到出现蓝色所需要的时间（ t

4、 ），就可以算出一定温度下该反应的平均反应速率：c( S O2 )c S2O32c0 S2O32v =28=t2t2t按照初始速率法，从不同浓度下测得的反应速率，即可求出该反应的反应级数和，进而求得反应的总级数（+ ），再由 kv求出反应的速率系数 k 。2c S2O8cI由 Arrhenius 方程得Ealg k A2.303RT式中： Ea 反应的活化能；RT 摩尔气体常数， R = 8.314 J· mol-1· K -1 ; 热力学温度求出不同温度时的 k 值后，以 lgk1Ea对作图，可得一直线，由直线的斜率T2.303R可求得反应的活化能 Ea 。Cu2+ 可以

5、加快 (NH 4)2S2O8 与 KI 反应的速率， Cu2+ 的加入量不同，加快的反应速率也不同。仪器、药品及材料仪器：恒温水浴一台，烧杯（50ml） 5 个（标上 1、2、3、4、5），量筒 10ml4 个，分别贴上 0.2mol· L-1(NH 4)2S2O8，0.2mol·L-1KI ，0.2mol· L-1KNO 3， 0.2mol· L-1(NH 4)2SO4； 5ml 2 个，分别贴上 0.05 mol·L-1Na2S2O3，0.2淀粉 ，秒表 1 块，玻璃棒或电磁搅拌器。药品：(NH 4)2S2O（80.2mol·L-

6、1），KI（0.2mol·L-1），Na2S2O（30.05mol·L-1）, KNO （30.2mol·L -1）,(NH 4)2SO4（0.2mol· L-1）,淀粉溶液（ 0.2），Cu(NO 3)2（0.02mol· L-1）。实验步骤1. 浓度对反应速率的影响，求反应级数、速率系数在室温下，按表 1 所列各反应物用量， 用量筒准确量取各各试剂，除0.2mol·L -1(NH 4)2S2O8 溶液外，其余各试剂均可按用量混合在各编号烧杯中，当加入0.2mol·L -1(NH 4)2S2O 8 溶液时，立即计时，并把溶

7、液混合均匀 （用玻璃棒搅拌或把烧杯放在电磁搅拌器上搅拌），等溶液变蓝时停止计时，记下时间 t 和室温。计算每次实验的反应速率 v ，并填入表 1 中。表 1浓度对反应速率的影响室温： 15实验编号12345V(NH 4)2S2O8/mL1052.51010V(KI)/mL10101052.5V(Na2S2O3)/mL33333V(KNO 3)/mL57.5V(NH 4)2SO4/mL57.5V(淀粉溶液 )/mL11111C (S O 2-)/(mol ·L-1)028C (I -)/(mol ·L-1)0C (S O 2-)/(mol ·L-1)023 t/s

8、C(S2O32-)/(mol ·L-1) v/ （mol·L-1·s-1） k/(mol ·L-1)1-·s-1用表 1 中实验 1、2、3 的数据，依据初始速率法求；用实验1、4、 5 的数据，求出，再求出（+）；再由公式 kv求出各实验的 k ，填表。2c S Oc I282. 温度对反应速率的影响，求活化能按表 1 中实验 1 的试剂用量分别在高于室温5、 10和 15的温度下进行实验。这样就可测得这三个温度下的反应时间，并计算三个温度下的反应速率及速率系数，把数据和实验结果填入表 2 中。表 2 温度对反应速率的影响实验编号-1-1-1

9、)1-1 lgk1T/K t/s v/(mol ·L ·s) k/(mol ·L·s/ （K -1）1T678利用表 2 中各次实验的 k 和 T，作 lgk-T-1 图，求出直线的斜率，进而求出反应（1）的活化能 Ea3. 催化剂对反应速率的影响在室温下，按表 1 中实验 1 的试剂用量，再分别加入 1 滴、5 滴、10 滴 0.02mol·L-1Cu(NO 3)2 溶液 为使总体积和离子强度一致，不足 10 滴的用 0.2mol· L-1 (NH 4)2SO4 溶液补充 。表 3催化剂对反应速率的影响实验编号91011加入 Cu(NO3)2 溶液 (0.02mol·L-1 )的滴数1510反应时间 t s反应速率 v /