护；孚丿壇实验报告专业：—应用化学0701— 姓名：_洪俊杰 学号：_3070601067 日期： 12.4 地点： 课程名称：—中级化学实验 指导老师：—王永尧—成绩： 实验名称： __甲酸氧化反应动力学的测定___实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）一、实验目的1. 用电动势法测定甲酸被溴氧化的反应动力学2. 了解化学动力学实验和数据处理的一般方法3. 加深理解反应速率方程、反应级数、速率常数、活化能等重要概念和一级反应动力学的特 点、规律一．实验原理甲酸被溴氧化的反应的计量方程式如下：HCOOH + Br2 CO2 + 2H+ + 2B「对此反应，除反应物外，[B「]和[H+]对反应速度也有影响，严格的速率方程非常复杂 在实验中，当使Br-和 H+过量、保持其浓度在反应过程中近似不变时，则反应速率方程式可写成：-d[Br2]/dt=k[HCOOH]m[Br2]n如果HCOOH的初始浓度比Br2的初始浓度大得多，可认为在反应过程中保持不变，这 时上式可写成：-d[Br2]/dt=k'[Br2]n 式中： k'= k[HCOOH]m只要实验测得[Br2 ]随时间变化的函数关系，即可确定反应级数n和速度常系k'。
如果 在同一温度下，用两种不同浓度的HCOOH分别进行测定，则可得两个k‘值k'1=k [HCOOH] 1mk'2= k [HCOOH] 2m联立求解，即可求出反应级数m和速度常数k本实验采用电动势法跟踪Br2浓度随时间的变化，以饱和甘汞电极（或银一氯化银电极） 和放在含Br2和Br的反应溶液中的铂电极组成如下电池：2-（一）Hg, Hg2Cl21 Cl- II Br-, Br2l Pt （ + ） 该电池的电动势是： 当[B「]很大，在反应过程中B「浓度可认为保持不变，上式可写成:E=E0Br2 / Br-(RT / 2F) (ln[Br2] / [Br-]2) — E 甘汞E = Const. + (RT/ 2F) (ln[Br2]) 若甲酸氧化反应对Br2为一级，贝I」：-d[Br2]/dt=k'[Br2]积分，得ln[Br2]=Const.一k ' t将上式代入电势关系式：得到E=Const.—(RT/ 2F) k” t因此，以E对t作图，如果得到的是直线，则证实上述反应对Br2为一级，并可以从直 线的斜率求得k”上述电池的电动势约为0.8V，而反应过程电动势的变化只30mV左右。
当用自动记录仪 或电子管伏特计测量电势变化时，为了提高测量精度而采用图 1 的接线法图中用蓄电池或 用电池串接lk欧姆绕线电位器，于其中分出一恒定电压与电池同极连接，使电池电势对消 一部分调整电位器，使对消后剩下约20~30毫伏，因而可使测量电势变化的精度大大提高和甘汞电极 l 支；铂电极 l 支；0.0075 mol • LHg= Hg2Cl2 Cl- Br-= Br2三、实验仪器和试剂主要仪器：自动记录仪一台;超级恒温槽一套，分压接线匣；有恒温夹套的反应池，见图2；饱25ml移液管1支；10ml移液管1 支；5ml移液管4支；洗瓶1 只;洗耳球等试剂KBrO3-KBr 溶液；2.00 mol ・ LHCOOH； 4.00 mol ・ L HCOOH；2 mol • L 盐酸；1 mol • L KBr四、实验步骤1•调节超级恒温槽至所需温度（20°C）,开动循环泵，使循环水在反应池夹套中循环2•配溶液：用移液管向反应器中分别加入75ml水，10ml KBr，5ml溴试剂储备液，再加 入 5ml 盐酸3.装好电极和温度计，并接好测量线路，磁子搅拌，使溶液在反应器内恒温，打开记录仪，当电势曲线不随时间变化时，取5ml 2 mol • dm-3甲酸溶液从小孔注入反应池，开始记录。
4．甲酸浓度增大一倍，保持温度及其余组分浓度不变，重复上述步骤再测定一条 E~t 曲线5. 甲酸浓度为2 mol・ L-3,再分别测出25°C、30°C、35°C和40°C的E〜t曲线6. 实验结束后，反应池用去离子水冲洗，铂电极洗后放回原处关闭分压器线路及其它 电源五、数据记录和处理室温：13.9°C 大气压：101.81Kpa1. 不同温度下的甲酸氧化的反应速率常数k表 1 甲酸氧化反应动力学实验数据记录温度/°c[HCOOH]/mol ・ L-1直线斜率k'*103k*102lnk103/T/K-1200.10.02742.1691.536-4.1763.411200.20.04943.9111.536-4.1763.411250.10.04483.4882.470-3.7013.354300.10.07515.7504.072-3.2013.299350.10.11999.0316.395-2.7503.245400.10.185413.7419.731-2.3303.193注：1.k'1=k[HCOOH]1m k'2=k[HCOOH]2m,根据 20C 时的两个 k', k'2/k'1=2m,求出 m=O.85O。
理论值 m=1,但数据计算仍然取 0.8502. 直线斜率来自E-t曲线，见图33. k'=(2F/RT)(dE/dt).2.表观活化能的计算根据Arrhenius公式：lnk=-Ea/RT+Const.做Ink〜1/T图，即可根据斜率求得表观活化能Ea,见图4图 4 lnk~1/T 关系图由图可以求得：Ea=70.84KJ・mol-i六、结果与分析25°C时，反应速率常数k=2.470*10-2,表观活化能Ea=70.84 KJ・mol-i.七、心得与体会1. 用一般的直流伏特计来测量本实验的电势差可以吗？本实验的电势差在20~50mv, —般的直流伏特计根本达不到精度要求，因此不可以用它 来测量电势差2. 若甲酸氧化对溴来说不是一级，还能否用本实验提出的方法测定反应速度常数？不能，因为E-t曲线不再是直线，不能直接算出k',如果继续用电动势法，数据处理 会十分繁琐3. 为何用记录仪或电子管毫伏计进行测量时要把电池电势对消掉一部分？这样做对结果有 无影响？电池的电动势有0.8伏左右，而反应过程电动势的变化只有30mv左右，因此把电池电势 对消掉一部分，使剩下的电动势只有20mv-30mv，可以使测量电势变化的精度大大提高。
由 于数据处理时只是需要斜率，所以对结果无影响4. 写出电极反应和电池反应，估计该电池的理论电动势约为多少？(—)Hg, Hg2Cl2l ClTI Br-, Br2l Pt ( + ) E=1.066-0.26808=0.737925. 本实验反应物之一溴是如何产生的？写出有关反应为什么要加入l的盐酸？BrO3-+5Br-+6H+f3Br2+H2O，盐酸的目的是提供H+参与反应，还有使H+过量。