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1、- 1 -化学反应速度、反应级数和活化能的测定一、实验目的（1）了解浓度、温度和催化剂对反应速度的影响。（2）测定过二硫酸铵与碘化钾反应的平均反应速度、反应级数和活化能。二、预习与思考（1）预习化学反应速度理论以及浓度、温度和催化剂对反应速度的影响等有关内容。（2）思考下列问题：在向 KI、淀粉和 Na2S2O3 混合溶液中加入(NH 4)2S2O8 时，为什么必须越快越好？在加入(NH 4)2S2O8 时，先计时后搅拌或者先搅拌后计时，对实验结果有什么影响？三、基本原理在水溶液中，过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应，即(NH4)2S2O8+3KI=(NH4)2SO4+K2SO4+KI3反应的离子
2、议程式为= （1）I382 34ISO该反应的平均反应速度与反应物物质的量的浓度的关系可用下式表示 nmIckctSc)()()(2882 式中， 为 在 时间内物质的量浓度的改变值； 、 分别为两种)(28OSc28t 28SnIc)(离子初始物质的量浓度（molL -1） ；k 为反应速度常数；m 和 n 为反应级数。为了能够测定 ，在混合(NH 4)2S2O8 和 KI 溶液时，同时加入一定体积的已知浓度的)(28Na2S2O3 溶液和作为指示剂的淀粉溶液，这样在反应（1）进行的同时，也进行如下的反应= （2）32II326反应（2）进行得非常快，几乎瞬间完成，而反应（1）却慢得多，所以
3、由反应（1）生成的 立3I即与 作用生成无色的 和 。因此，在反应开始阶段，看不到碘与淀粉作用而产生的23 62S特有的蓝色，但是一旦 Na2S2O3 耗尽，反应（1）继续生成的微量的 立即使淀粉溶液显示蓝色。3I所以蓝色的出现就标志着反应（2）的完成。从反应议程式（1） 、 （2）的计量关系可以看出， 物质的量浓度减少的量等于 物28OS23OS质的量浓度减少量的一半，即 2)()(328cc由于 在溶液显示蓝色时已全部耗尽，所以 实际上就是反应开始时23OS )(23S- 2 -Na2S2O3 的初始物质的量浓度。因此只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间，就可以求算反应（1）的平均
4、反应速度 。tOSc)(28在固定 ，改变 和 的条件下进行一系列实验，测得不同条件下的)(23Sc)(28(I反应速度，就能根据 的关系推出反应的反应级数。nmckc2再由下式可进一步求出反应常数 为knmIcOS)(28根据阿仑尼乌斯公式，反应速度常数 与反应温度 有如下关系kTAREalg30.2lg式中， 为反应的活化能；R 为气体常数；T 为绝对温度。因此，只要测得不同温度时的 值，aE k以 lg 对 1/T 作图可得一直线，由直线的斜率可求得反应的活化能 ，即k aERa30.2斜 率四、仪器和药品冰箱、秒表、温度计（273373K） 。KI（0.20molL -1） ，(NH
5、4)2S2O8（0.20molL -1） ，Na 2S2O3（0.010molL -1） ，KNO 3（0.20molL -1） ，(NH4)2SO4 (0.20molL-1)，Cu(NO 3)2（0.020molL -1） ，淀粉(质量分数为 0.2%)，冰。五、实验步骤1、浓度对反应速度的影响室温下按表 2.2.2 中编号 1 的用量分别量取 KI、淀粉、Na 2S2O3 溶液于 150 烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀。再量取(NH 4)2S2O8 溶液，迅速加到烧杯中，同时按动秒表，立即用玻璃棒将溶液搅拌均匀。观察溶液，刚一出现蓝色，立即停止计时。记录反应时间。表 2.2.2实 验 编 号 1
6、 2 3 4 50.20molL-1 KI 20 20 20 10 5质量分数为 0.2%淀粉溶液 4.0 4.0 4.0 4.0 4.00.010molL-1 Na2S2O3 8.0 8.0 8.0 8.0 8.00.20 molL-1 KNO3 10 150.20 molL-1 (NH4)2SO4 10 15 试剂用量/mL0.20 molL-1 (NH4)2S2O8 20 10 5.0 20 20- 3 -用同样方法对编号 25 进行实验。为了使溶液的离子强度和总体积保持不变，在实验编号25 中所减少的 KI 或(NH 4)2S2O8 的量分别用 KNO3 和(NH 4)2SO4 溶液补
7、充。2、温度对反应速度的影响按表中实验编号 4 的用量分别加 KI、淀粉、Na 2S2O3 和 KNO3 溶液于 150mL 烧杯中，搅拌均匀。在一个大试管中加入(NH 4)2S2O8 溶液，将烧杯和试管中的溶液温度控制在 283K 左右，把试管中的(NH 4)2S2O8 迅速倒入烧杯中，搅拌，记录反应时间和温度。3、催化剂对反应速度的影响按表中实验 4 的用量分别加 KI、淀粉、Na 2S2O3 和 KNO3 溶液于 150mL 烧杯中，再加入 2 滴Cu(NO3)2 溶液，搅拌均匀，迅速加入(NH 4)2S2O8 溶液，搅拌，记录反应时间。六、数据记录1、浓度对反应速度的影响将相关数据记录
8、于表 2.2.3 中。表 2.2.3实 验 编 号 1 2 3 4 5(NH4)2S2O8KI起始浓度/（molL -1）Na2S2O3反应时间 t /s速度常数 k2、温度对反应速度的影响将相关数据记录于 2.2.4 中。表 2.2.4实验编号 反应温度 T / K 1 / T 反应时间 t / s 速率常数 klg 3、催化剂对反应速度的影响将相关数据记录于表 2.2.5 中实验编号 加入 0.02 molL-1 Cu(NO3)2 的滴数 反应时间 t / s以 lg 对 1 / T 作图可得一直线，由直线的斜率可以求出反应的活化能 。k aE根据实验结果讨论浓度、温度、催化剂对反应速度及速度常数的影响。- 4 -
