Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.------------------------------------------author------------------------------------------date甲酸氧化反应动力学的测定实验报告装 订 线实验报告课程名称： 大学化学实验（P） 指导老师： 成绩：__________________实验名称： 甲酸氧化反应动力学的测定 实验类型： 学生实验 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）七、讨论、心得一、实验目的和要求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、规律二、实验内容和原理宏观化学动力学将反应速率与宏观变量浓度、温度等联系起来，建立反应速率方程，方程包含速率常数、反应级数、活化能和指前因子等特征参数，动力学实验主要就是测定这些特征参数本实验讨论甲酸氧化反应的动力学问题，一定条件下它是简单的一级反应甲酸被溴氧化的反应的计量方程式如下：HCOOH + Br2 ® CO2 + 2H+ + 2Br–对此反应，除反应物外，[Br–]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 （1）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（1）式可写成： -d[Br2]/dt=kˊ[Br2]n (2)其中：kˊ= k[HCOOH]m （3）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kˊ。
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kˊ值kˊ1 = k [HCOOH] 1m (4)kˊ2= k [HCOOH] 2 m (5)联立求解式（4）和（5），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—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：（一）Hg, Hg2Cl2 | Cl– || Br–, Br2 | Pt （＋）该电池的电动势是： E=E0 Br2 / Br– ＋ (RT / 2F) (ln[Br2] / [Br–]2) － E甘汞 （6）当[Br–]很大，在反应过程中Br–浓度可认为保持不变，上式可写成： E = Const. ＋ (RT / 2F) (ln[Br2]) (7) 若甲酸氧化反应对Br2为一级，则 -d[Br2]/dt=kˊ[Br2] (8)装 订 线积分，得： ln[Br2]=Const.—kˊt (9)将（9）式代入（7）式，并对t微分：kˊ= －(2F / RT)（dE/dt）(10)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kˊ。
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1k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三、主要仪器设备仪器：SunyLAB2000无纸记录仪；超级恒温槽；饱和甘汞电极；铂电极；电动搅拌机；带有恒温夹套的反应池；移液管5ml 4支；50ml、25ml、10ml各一支；洗瓶1只；洗耳球；倾倒废液的烧杯试剂：0.0075mol/L KBr+KBrO3 溶液；2.00mol/L 4.00mol/L HCOOH 溶液；2mol/L HCl溶液；1mol/L KBr溶液；去离子水四、操作方法和实验步骤1. 开启恒温槽，调至30℃恒温，并开启循环按钮，使恒温水在反应池夹套中循环2. 配溶液：用移液管向反应池中分别加入75ml水，10ml KBr，5ml溴试剂，再加入5ml盐酸3. 装好电极和搅拌棒，并检查好测量线路，开动搅拌器，使溶液在反应池内恒温，打开记录仪，当电势曲线不随时间变化时，取5ml 2 mol•L-1甲酸溶液注入反应池，开始记录。
记录仪上应绘出一条E—t曲线打印此曲线4. 换4 mol•L-1甲酸溶液，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，打印5. 甲酸浓度为2 mol•L-1，再测出40℃的E—t曲线，打印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、实验数据记录和处理室温：24.2℃，大气压观测值：102.07kPa.由打印出的E—t曲线可以看出，是一条直线，因此甲酸氧化反应对[Br2]的确为一级反应由图线取点并进行线性拟合，即得到E-t直线的斜率Linear Function for Data1(30.04℃;2M):E=0.08598t-9.30039Linear Function for Data2(30.04℃;4M):E=0.16172t-16.69174Linear Function for Data3(40.00℃;4M):E=0.41794t-120.9537由k计算kˊ：序号温度/℃[HCOOH]/（mol•L-1）直线斜率kˊ×103k×104ln k/ln1041/T（K）×103130.040.10.085986.5826.3864.1573.298230.040.20.1617212.3796.3864.1573.298340.000.20.4179430.97515.48755.04263.193由1和2种测得的kˊ可得 即 ，得到m=0.91≈1 , 六、实验结果与分析根据阿伦尼乌斯方程，计算活化能再根据作的图线来求表观活化能Ea由图线得到由于仅测了两个温度下的数据，因此根据作的图线来求表观活化能Ea，与直接计算的结果应相同。
但是实际作出的结果却有微小的差异这是因为计算时是直接用k的数据，而作图时使用的是通过k计算得到的lnk数据，在计算时，有效数字的取舍使得两者得到的Ea有微小的差异事实上，若测量的温度大于三个时，用线性拟合的方法得到的Ea应更加准确文献数据得到甲酸的表观活化能为：Ea=65.7kJ/mol计算相对误差：实验误差分析：从上述实验结果可以看到，实验测定得甲酸氧化反应，对甲酸以及溴都是一级反应；表观活化能实验值与文献值存在误差究其误差可能来源： 系统误差：包括仪器误差，方法误差，以及实际试剂误差等等这是实验误差的最主要的来源仪器误差如：恒温槽温度变动会产生误差；电势测量时精确度不高；接线电阻过高；（在实验过程中，曾经由于接线的原因产生过实验结果的不准确性，所以可以看到接线对实验结果影响会很大；）因为该反应中，测量的电动势变化只有20mv左右，微小的电阻对结果就会产生很大的影响；使用移液管移液时产生的误差，会造成总体积不是100ml，或甲酸不是5ml，那么反应池中甲酸的浓度就不是计算得到的0.1M和0.2M，而计算时仍然按照理论值0.1M和0.2M来计算，所以可以看出，得到的甲酸反应级数m并不是理论上的1而是0.91，近似于1。
若每次对反应池的清洗不够，尤其是在做完4M的甲酸后再做2M甲酸，则会产生较大的误差方法误差：本实验运用了很多近似条件，这可能产生一些误差；比如将溴离子与氢离子对反应速率的影响忽略不计将该反应作为一个很简单的反应速率方程来计算，而实际上该反应是很复杂的；此外，实验在40℃测定的谱图速率快，因为在反应温度40℃时，溴易挥发，再加上实验选取了4mol/L的甲酸，使得反应的速率过快，从谱图可看出曲线跳跃较明显，线性不太好，从而产生一定的误差七、讨论、心得1．可以用一般的直流伏特计来测量本试验的电势差吗 ？为什么？答：不可以，因为本反应中的电势差（电动势的变化）仅为0—30mV，很小，一般直流伏特计的精度不够，若使用，在测量时会引入很大的误差在反应中由于电池电动势(0.8V)远大于反应中电动势的变化,因而为了提高精度在测量中采用了对消法所谓对消法即是通过将一直流电池以下图所示的方法与反应池相连，抵消掉一部分反应电池电动势，使其被控制在与电动势变化范围基本相同的20-30mV左右，这样就提高了测量的精度2． 如果甲酸氧化反应对溴来说不是一级，能否用本试验的方法测定反应速率系数？答：仍然可以，但此时ln[Br2] 与t就不是一次函数的关系。
根据（n≥2时），可得（C为常数），则，代入电动势方程得，因此，所得的E-t图线为一对数曲线，经取点并用计算机拟合可得到此对数曲线的具体方程，从而得到n、ｋ＇的值3．为什么用记录仪进行测量时要把电池电动势对消掉一部分？这样做对结果有无影响？答： 由于电池电动势约为0.8V，而反应的电动势变化仅为30mV左右，即，此时测量，由于信号基值较大，而变化信号的不明显，有较大的误差因此对消掉一部分的电动势使得基值信号降低到与变化值同一数量级范围内，可大大提高精确度这样做并不会对结果有影响根据测量公式，对消只是将E后减去一个常数，即新的测量电动势，仅常数值变化，不会对k’产生任何影响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？答：电池为（一）Hg, Hg2Cl2 | Cl– || Br–, Br2 | Pt （＋）阳极反应： 阴极反应：电池反应：该电池的理论电动势约为0.855V5．本实验的反应物之一溴是如何产生的？写出有关反应为什么要加5ml盐酸？答：通过加入的溴试剂储备液中KBr与KBrO3反应得到，反应方程为：加入5mL盐酸是为了提供H+，催化此反应的进行通过本次实验，了解电化学方法在定量分析中的作用，它能反映浓度随时间的变化，将化学信号转变为易测量的电动势信号；本实验的设计思想也是一种值得学习的方法，将多变量影响因素逐个分离，分别求单变量的影响。
注意：本实验中可能出。