化学反应速率和活化能,——数据计算与分析,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反应速率； 3、学会计算反应级数、反应速率常数和反应的 活化能在水溶液中S2O82－(过二硫酸根)与I－发生如下反应： S2O82－+ 3I－ == 2SO42－+I3－（慢） (1) 设反应的速率方程可表示为：v =k ·Cm(S2O82－)·Cn(I-) 其中，v是反应速率，k 是速率常数，C(S2O82－)、 C(I-)是即时浓度，m、n之和为反应级数实验原理,通过实验能测定在单位时间内反应的平均速率，如果在一定时间Δt内S2O82－浓度的改变量为Δc(S2O82－) ，则平均速率表示为：v平＝－当Δt→ 0时， v＝lim v平则有v =k ·C(s2o82-)m·C(I-)n＝- Δt用秒表测量Δt →0,为了测定在一定时间Δt内S2O82－浓度的改变量，在将S2O82－与I－混合的同时，加入定量的Na2S2O3(硫代硫酸钠)溶液和淀粉指示剂这样在反应（1）进行的同时，也进行如下的反应：2S2O32－+ I3－ ＝ S4O62－+ 3I－ （快）（2）反应（2）进行得很快，瞬间即可完成。
而反应(1)却要比反应(2)慢得多由反应(1)生成的I3－，立即与S2O32－(硫代硫酸根离子)反应，生成无色的S4O62－ (连四硫酸根)和I－因此，在反应刚开始的一段时间内看不到 I3－与淀粉反应所呈现的特有蓝色当S2O32－耗尽时，由反应（1）继续生成的I3－很快与淀粉作用而呈现蓝色由反应式(1)和(2)可以看出，S2O82－浓度减少量等于S2O32－浓度减少量的1/2由于溶液呈现蓝色标志着S2O32－全部耗尽所以，从反应开始到出现蓝色这段时间Δt内，S2O32－浓度的改变实际上就是S2O32－初始浓度配制混合液中S2O32－的初始浓度都相同，因此Δc(S2O82－)也都是相同的这样，只要记下从反应开始到溶液刚呈现蓝色所需的时间Δt，就可以求出不同条件下的初始反应速率利用求得的反应速率，可计算出速率常数k和反应级数m、n ,确定速率方程实验用品：,仪器：水浴、温度计（0℃~100℃）、烧杯、量筒、 试管、玻璃棒 药品：(NH4)2S2O8（0.20 mol·L－1）、KI（0.20 mol·L－1）KNO3（0.20 mol·L－1）、(NH4)2SO4 (0.20 mol·L－1） Cu (NO3)2（0.020 mol·L－1）Na2S2O3（0.010 mol·L－1）淀粉溶液（0.4 ％）,实验内容：,（一）浓度对化学反应速率的影响在室温下，按表1中实验编号1的用量，分别用量筒量取KI，Na2S2O3和淀粉溶液于烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀。
再量取(NH4)2S2O8溶液，迅速加到盛有混合溶液的烧杯中，立刻用玻璃棒将溶液搅拌均匀，同时按动秒表计时观察溶液，刚一出现蓝色立即停止计时记录反应时间用同样方法按表1的用量进行编号2、3、4、5的实验20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液,8.0mL 0.010mol.L-1Na2S2O3溶液,2.0mL 0.4% 淀粉溶液,,,,20.0mL 0.20mol·L-1 （NH4)2S2O8 溶液,混合均匀,立即计时 不断搅动,,迅速,,①,②,④,③,① 加20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液; ②加8.0mL 0.010mol·L-1 Na2S2O3溶液; ③ 加2.0mL 0.4%淀粉溶液; ④混合均匀; ⑤20.0mL 0.20mol·L-1（NH4)2S2O8溶液迅速倒入上述混合液中; ⑥同时启动秒表，并不断搅动; ⑦当溶液刚出现蓝色时，立即按停秒表，记录反应时间和温度;,⑤,为了使溶液的离子强度和总体积不变，在编号2~5的实验中，缺少的KI、(NH4)2S2O8的量分别用KNO3或(NH4)2SO4溶液补足表1 浓度对反应速率的影响 (室温),①KI（10.0 mL）、Na2S2O3（8.0mL）、KNO3（10mL）、淀粉溶液（2.0 mL）混合于大烧杯 (按表1实验4中的药品用量混合 )②取20.0mL (NH4)2S2O8溶液于小烧杯③大、小烧杯同时冰水浴冷却至低于室温一恒定温度时，记录温度值，迅速混合溶液、计时并不断搅拌。
④当溶液刚出现蓝色时，记录反应时间此实验编号为6）,同样方法在热水中进行高于室温一恒定温度的实验此实验编号记为7二）温度对化学反应速率的影响,表2 温度对化学反应速率的影响,,①KI（10.0 mL）、Na2S2O3（8.0mL）、KNO3（10mL ）、淀粉溶液（2.0 mL）混合于150mL烧杯 (按表1实验4中的药品用量混合 )②加入2滴0.02mol·L-1Cu(NO3)2溶液，搅匀 ;③迅速加入20mL过二硫酸铵溶液，搅动、计时 ;④与表1中实验4 的反应速率定性地比较，得出结论三）催化剂对反应速率的影响,数据处理,1、反应级数和反应速度常数的计算 将反应速率表示式v =k ·Cm(S2O82－)·Cn(I-)两边取对数：lgv=mlgC(S2O82－)+nlgC(I-)+lgk当C(I-)不变时（即实验1，2，3），以lgv对lgC(S2O82－)作图，可得一直线，斜率即为m同理，当C(S2O82－)不变时（即实验1，4，5），以lgv对lgC(I-) 作图，可求得n此反应的级数则为m+ n将求得的m和n代v =k·Cm(S2O82－)·Cn(I-)即可求得反应速度常数k。
将数据填入表3中lgν=mlg c S2O8 2 - + nlgc I - +lgk,表 3 反应级数和反应速率常数k的求算,2、反应活化能的计算,反应速率常数k与温度T之间的关系为：lg k=A-Ea/2.30RT式中Ea为反应的活化能，R为摩尔气体常数，T为热力学温度测出不同温度时的k值，以lg k对1/T作图，可得一直线由直线斜率(等于-Ea/2.30R)可求得反应的活化能Ea表4 活化能Ea的求算,本实验活化能测定值的误差不超过10% （该反应的活化能理论值为51.8kJ·moL-1）注意事项：,1、严格按照合理顺序混合药品； 2、取用药品要用专用量筒，不可混用； 3、加入 (NH4)2S2O8溶液的同时记录时间，按动 秒表计时； 4、反应过程中要用玻璃棒不断搅拌； 5、认真观察溶液，刚一出现蓝色立即停止计时，记录反应时间； 6、填好表1中的有关内容； 7、严格按照升温方法操作； 8、填写表2的有关内容；,1.反应液中为什么加入KNO3、(NH4)2SO4溶液？ 2.为什么要先加KI溶液再加（NH4)2S2O8溶液？ 3.(NH4)2S2O8缓慢加入KI等混合溶液中，对实验有何影响？ 4.催化剂Cu(NO3)2为何能够加快该化学反应的速率？,思考题,任选2题,实验报告,第一部分： 实验目的、实验原理、实验用品 第二部分： 实验内容及计算1、浓度对反应速率的影响（写清楚实验步骤，并填写表格）2、温度对反应速率的影响（同上） 3、催化剂对反应速率的影响（写清楚实验步骤，并根据反应时间定性说明结论） 第三部分：思考题（任选2题作答）,。