化学反应速率与活化能

1、化学反应速率与活化能5化学反应速率与活化能的测定一、实验目的1 . 了解浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响；2 .测定（NH4）2S2O8与KI反应的速率、反应级数、速率和反应的活化能。二、实验原理在水溶液中过二硫酸俊与碘化钾发生如下反应：S2O2+ 3I =2SO2 +13" （aq）（1）这个反应的平均反应速率为：一。（电0：3 ,2_、=kc（S2O8 ） c （I ）式中：一 一反应的平均速率；c（S208h - &时间内S2。：一的浓度变化c（s20s"）,c（I -） -s208 _,I 的起始浓度；k -该反应的速率系数；a, P-反应物S2O；

2、- I ii勺反应级数，（口+B）为反应的总级数反应速率方程为： r =kcmO2_cn_S2O8I式中r是瞬时速率。若c 2 > q_是起始浓度，则r表示初速率（v0）。S2 O8 - I在实验中只能测定出在一段时间内反应的平均速率。一CSO2 - S2O8r 二t在此实验中近似地用平均速率代替初速率:m _ nr0 = kcs2orci -t为了能测出反应在 t时间内S2O82-浓度的改变量，需要在混合（NH4）2S2O8和 KI溶液的同时，加入一定体积已知浓度的 Na2s2O3溶液和淀粉溶液，这样在（1） 进行的同时还进行着另一反应：2S2O32- + I3- = S4O62- +

3、 3I-（2）此反应几乎是瞬间完成，（1）反应比（2）反应慢得多。因此，反应（1）生成的 I3-立即与S2O32-反应，生成无色S4O62-和，而观察不到碘与淀粉呈现的特征蓝色。当S2O32-消耗尽，（2）反应不进行，（1）反应还在进行，则生成的I3-遇淀粉呈蓝色。从反应开始到溶液出现蓝色这一段时间 t里，S2O32-浓度的改变值为：&cs2o；_ =cs2032 r 终）cs2o；（始）=cs2o；-（始）再从（1）和（2）反应对比，则得：cS2O2-（：始） /720：- =2通过改变S2O82-和的初始浓度，测定消耗等量的S2O82-的物质的量浓度iCso2所需的不同时间问隔，即

4、计算出反应物不同初始浓度的初速率，确定出速S2O8 一率方程和反应速率常数。三、实验用品仪器：恒温水浴1台，烧杯（50mL） 5个、量筒（10mL 4个，5mL2个）、秒表、 温度计，玻璃棒或电磁搅拌器。液体 药品：（NH4）2S2O8（0.20mol/L）、KI（0.20mol/L）、Na2s2O3（0.050mol/L）、 KNO3Q20mol/L）、（NH4）2SO4（0.20mol/L）、Cu（NO3）2（0.02mol/L）、淀粉溶液（0.2%） 材料：坐标纸四、实验内容1 .浓度对化学反应速率的影响，求反应级数、速率系数 按下表各溶液用量进行实验。室温C实验编号InmIVV试剂用量

5、mL0.20 mol/L (NH 4”S2O810.05.02.5010.010.00.20 mol/L KI10.010.010.05.02.500.010 mol/L Na 2S2O33.03.03.03.03.00.4%淀粉溶液1.01.01.01.01.00.20 mol/L KNO 30007.5015.00.20 mol/L (NH 4”SO405.07.5000混合液中反应的起始始浓度mol/L(NH4)2S2O8KINa2s2O3反应时间 t/sS2O82-的浓度变化 从一2/mol/LS2O8反应速率r注意：KI、Na2s2。3、淀粉、KNO3、（NH4”SO4可使用同一个量

6、筒量取，（NH4”S2O8 必须单独使用一个量筒；KI、Na2s2。3、淀粉、KNO3、（NH4”SO4混合均匀后， 将（NH4”S2O8溶液迅速倒入上述混合液中，同时启动秒表，并且搅拌；溶液刚出 现蓝色立即按停秒表。问题：反应液中为什么加入 KNO3、（NH4）2SO4?答：实验中（NH4）2S2O8、KI溶液不足量，分别用（NH4）2SO4、KNO3补足，目的是 使反应液中的离子强度不变。问题：取（NH4）2S2O8试剂量筒没有专用，对实验有何影响？答：（NH4）2S2O8会与KI提前反应，会与Na2s2。3发生副反应，无法保证各自的初 始浓度。问题：（NH4）2S2O8缓慢加入KI等混合

7、溶液中，对实验有何影响？答：不能保证（NH4）2S2O8的初始浓度，测得的反应速率减慢。2 .温度对化学反应速率的影响按上表实验IV的药品用量，分别做低于室温10C、高于室温10C。其它操作步骤同实验1。实验编号VIIVVU反应温度t/c反应时间 t/s反应速率r注意：实验低于或高于室温对反应速率的影响时，KI、Na2s2。3、淀粉、KNO3、（NH4）2SO4混合液和（NH4）2S2O8溶液要分别冷却或加热；温度计必须分开，不能 搞混；反应时也要保持混合前的温度。3 .催化剂对化学反应速率的影响按实验IV药品用量进行实验，在（NH4）2S2O8溶液加入KI混合液之前，先在KI 混合液中加入2

8、滴Cu（NO3）2（0.02mol/L）溶液，搅匀，其它操作同实验 1。五、数据处理1.反应级数和反应速率常数的计算. mnr 一 kCS2O8cL两边取对数：lgr mlg cS2O2_ nlgcI _ , lgk当cIJ变（实验I、H、m）时，以1g v对lgcSO/乍图，得直线，斜率为m。同理，当cSO23变（实验I、IV、V）时，以 幻对幻7_作图，得n,此反应级数为m+n。利用实验1 一组实验数据即可求出反应速率常数 k实验编号InmIVVlg rlg cs2o8 一lg q_MN反应速率常数k2.反应活化能的计算Ealg k = A - 2.30RT测出不同温度下的k值，以lgk对。作图，得直线，斜率为-可求出 T2.30R反应的活化能Ea。实验编号VIVUIV反应速率常数klg k1T反应活化能Ea六、实验指导1 .秒表的使用2 .过二硫酸俊溶液和碘化钾溶液加入的顺序及加入的速度;3 .实验时的计时操作；4 .实验后指导学生利用作图法求出反应级数，从而求出反应速率常数和活化能。为了测出在一定时间（ t）内S2O2-的浓度变化，在混合（NH4）2S2O8和KI溶液的同时，加入一定体积的已知浓度的 Na2s2。3溶液和淀粉，这样在反应（1）进 行的同时，还有以下反应发生：2s2。2-（a