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1、1实验实验 化学反应速率与活化能化学反应速率与活化能一、实验目的 1.了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。 2.测定过二硫酸铵与碘化钾反应的速率,并计算反应级数、反应速率常数和反应的 活化能。 二、实验原理: 在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾反应为:(NH4)2S2O8 + 3KI = (NH4)2SO4 + K2SO4 + KI3 其离子反应为: S2O82- + 3I- = SO42- + I3- (1)反应速率方程为: n Im OSckcr2 82式中 r 是瞬时速率。若、是起始浓度,则 r 表示初速率(v0)。在实验中只能测定出在2 82OScIc一段时间内反应的平均速率。tc rO
2、S 2 82在此实验中近似地用平均速率代替初速率:tc ckcrOSn Im OS 2 82 2 820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- + 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 I-,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,
3、(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:)OS)OS)OSOScccc始始终(2 322 322 322 32再从(1)和(2)反应对比,则得:2(2 32 2 82)OSOSc c始通过改变 S2O82- 和 I-的初始浓度,测定消耗等量的 S2O82- 的物质的量浓度所需的不2 82OSc同时间间隔,即计算出反应物不同初始浓度的初速率,确定出速率方程和反应速率常数。 三、实验步骤 1浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响 在室温条件下进行编号的实验。用量筒分别量取 20.0ml 0.20mol/L
4、KI 溶液,8.0m l0.010mol/LNa2S2O3 溶液和 2.0ml 0.20mol/L0.4%淀粉溶液,全部注入烧杯中,混合均匀。 然后用另一量筒取 20.0ml 0.2mol/L(NH4)2S2O8 溶液,迅速倒入上述混合溶液中,同时开动 秒表,并不断搅拌,仔细观察。2当溶液刚出现兰色时,立即按停秒表,记录反应时间和室温。 按下表各溶液用量进行实验。室温 实 验 编 号 0.20mol/L (NH4)2S2O820.010.05.020.020.00.20 mol/L KI20.020.020.010.05.00.010mol/L Na2S2O38.08.08.08.08.00.
5、4% 淀粉溶液2.02.02.02.02.00.20 mol/L KNO300010.015.0试剂用量 mL0.20mol/L (NH4)2SO4010.015.000(NH4)2S2O8KI 混合液中反应 的起始始浓度 mol/LNa2S2O3反应时间t/sS2O82-的浓度变化/mol/L2 82OSc反应速率 r2温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响 按上表实验中的药品用量,将装有 KI,Na2S2O3,KNO3 和淀粉混合溶液的烧杯和装有 (NH4)2S2O8 溶液的小烧杯,放在冰水浴中冷却,待温度低于室温 10时,将两种溶液迅速混合, 同时计时并不断搅拌,出现兰色时记录
6、反应时间。 用同样方法在热水浴中进行高于室温 10时的实验。实 验 编 号 反应温度 t/反应时间t/s反应速率 r3催化剂对化学反应速率的影响催化剂对化学反应速率的影响 按实验药品用量进行实验,在(NH4)2S2O8溶液加入 KI 混合液之前,先在 KI 混合液中加入 2 滴 Cu(NO3)2(0.02mol/L)溶液,搅匀,其它操作同实验 1。 四思考题四思考题 思考题 1:反应液中为什么加入 KNO3、(NH4)2SO4? 思考题 2:取(NH4)2S2O8试剂量筒没有专用,对实验有何影响? 思考题 3:(NH4)2S2O8缓慢加入 KI 等混合溶液中,对实验有何影响? 思考题 4:催化
7、剂 Cu(NO3)2为何能够加快该化学反应的速率? 补充: 1、如何根据所得实验数据计算反应级数和反应速率常数?、如何根据所得实验数据计算反应级数和反应速率常数?n Im OSckcr2 82两边取对数: kcncmrIOSlglglglg2 82当不变(实验、)时,以对作图,得直线,斜率为 m。同理,当Icvlg2 82lgOSc3不变(实验、)时,以对作图,得 n,此反应级数为 m+n。利用实验 12 82OScrlgIclg一组实验数据即可求出反应速率常数 k。实 验 编 号rlg2 82lgOScIclgMN反应速率常数 k2、如何根据实验数据计算反应活化能?、如何根据实验数据计算反应活化能?RTEAka 30. 2lg测出不同温度下的 k 值,以对作图,得直线,斜率为,可求出反应的活化能klgT1 REa 30. 2Ea。实 验 编 号 反应速率常数 kklgT1反应活化能 Ea