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1、精选优质文档-倾情为你奉上 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(NH4)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(NH4)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= - = 式中: 反应的平均反应速率; 时间内的浓度变化;, ,的起始浓度; 该反应的速率系数; 反应物,的反应级数,为该反应的总级数。为了测出在一定时间()内S2O82-的浓度变化,
2、在混合(NH4)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I3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(1)生成的微量I3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S2O32-,即(S2O82
3、-)= (S2O32-)由于在时间内,S2O32-已全部耗尽,所以(S2O32-)实际上就是反应开始时Na2S2O3的浓度,即(S2O32-)= (S2O32-)这里的(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(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(),就可以算出一定温度下该反应的平均反应速率:=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(+),再由求出反应的速率系数。 由Arrhenius方程得式中: 反应的活化能; 摩尔气体常数,= 8.3
4、14 J·mol-1·K-1 ; 热力学温度求出不同温度时的值后,以对作图,可得一直线,由直线的斜率可求得反应的活化能。Cu2+可以加快(NH4)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(NH4)2S2O8,0.2mol·L-1KI,0.2mol·L-1KNO3,0.2mol·L-1(NH4)2SO4;5ml 2个,分别贴上0.05 mol·L-1Na2S2O3,0
5、.2淀粉,秒表1块,玻璃棒或电磁搅拌器。药品:(NH4)2S2O8(0.2mol·L-1),KI(0.2mol·L-1),Na2S2O3(0.05mol·L-1), KNO3(0.2mol·L-1), (NH4)2SO4(0.2mol·L-1),淀粉溶液(0.2),Cu(NO3)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(NH4)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0.2mo
6、l·L-1(NH4)2S2O8溶液时,立即计时,并把溶液混合均匀(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,记下时间和室温。计算每次实验的反应速率,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(NH4)2S2O8/mL1052.51010V(KI)/mL10101052.5V(Na2S2O3)/mL33333V(KNO3)/mL57.5V(NH4)2SO4/mL57.5V(淀粉溶液)/mL11111C0(S2O82-)/(mol·L-1)C0(I-)/(mol·L-1)C0(S2O32-)/(mol·L
7、-1)t/sC(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(+);再由公式求出各实验的,填表。 2. 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T/Kt/sv/(mol·L-1·s-1)k/(mol·L-1)1-·s-1lgk/(K-1)1678利用表2中各次实验的和T,作lgk-T-1图,求出直线的斜率,进而求出反应(1)的活化能3. 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(NO3)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(NH4)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反应时间反应速率/ (mol·L
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