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.概述化学反应速率用符号J或ξ表示，其定义为：J=dξ/dt（3-1）ξ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。dξ=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=nn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

表3-1不同浓度时平均反应速率

用表中实验Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ的数据作图求出a，用实验Ⅰ，Ⅳ，Ⅴ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Ⅳ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3-2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10mL0.20mol·L-1KI溶液，4.0mL淀粉溶液，8.0mL0.010mol·L-1Na2S2O3溶液和10mL0.20mol·L-1KNO3溶液，再加入1滴0.02mol·L-1Cu（NO3）2溶液。搅拌均匀，然后迅速加入20mL0.20mol·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.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：帮助文件使用说明：1.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（菜单项后部提示的组合键）即可快速地执行对应的菜单项。（3）当一个菜单项处于灰