实验化学反应速率与活化能的测定一、实验目的1．了解浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响；2.测定（NH4）2S2O8与KI反应的速率、反应级数、速率和反应的活化能二、实验原理在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应：S2O2€+3I€===2SO2€+I€（aq）（1）2843这个反应的平均反应速率为：一Ac（so2-）V=€—8=kc，（so2-）-cP（I-）At28式中：V€€反应的平均速率；Ac（s02-）-At时间内so2一的浓度变化2828c（so2-）,c（I-）-so2-,I-的起始浓度;2828k-该反应的速率系数;，，卩-反应物so2-，I-的反应级数，（，+卩）为反应的总级数28反应速率方程为：r=kcm-cnS2O82-I-式中r是瞬时速率若c、c是起始浓度，则r表示初速率（v0）S2O82-I-在实验中只能测定出在一段时间内反应的平均速率Acr=so2-28At在此实验中近似地用平均速率代替初速率：r=kcmcn0S2O82-I-为了能测出反应在厶时间内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）23346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13-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，（1）反应还在进行，则生成的13-遇淀粉呈蓝色从反应开始到溶液出现蓝色这一段时间At里，S2O32-浓度的改变值为：,c二_[c€c]二cS2O3-S2O3-(终)S2O3-(始)S2O3-(始)再从(1)和(2)反应对比，则得：c,c=S2Of_(始)S2O82-2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，c所需的不同时间间隔，即计算出反应物不同初始浓度的初速率，确定出速S2O82-率方程和反应速率常数三、实验用品仪器：恒温水浴1台，烧杯(50mL)5个、量筒(10mL4个，5mL2个)、秒表、温度计，玻璃棒或电磁搅拌器液体药品：(NH4)2S2O8(0.20mol/L)、KI(0.20mol/L)、Na2S2O3(0.050mol/L)、4228223KN03(0.20mol/L)、(NH^SO^OZOmol/L)、Cu(NO3)2(0.02mol/L)、淀粉溶液(0.2%)材料：坐标纸四、实验内容1．浓度对化学反应速率的影响，求反应级数、速率系数按下表各溶液用量进行实验。
室温°C实验编号IIIIIIWV试剂用量mL0.20mol/L(NH.)一SO.10.05.02.5010.010.042280.20mol/LKI10.010.010.05.02.500.010mol/LNaSO3.03.03.03.03.022~30.4%淀粉溶液1.01.01.01.01.00.20mol/LKNO0007.5015.030.20mol/L(NH)SO05.07.5000混合液中反应的起始始浓度mol/L424(NHJSgKINa2S2O3反应时间At/sS2O82-的浓度变化，c/mol/LSO2反应速率r注意：①KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4可使用同一个量筒量取，(NH4)2S2O8必须单独使用一个量筒；②KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4混合均匀后，将(NH4)2S2O8溶液迅速倒入上述混合液中，同时启动秒表，并且搅拌；③溶液刚出现蓝色立即按停秒表问题：反应液中为什么加入kno3、(nh4)2so4?答：实验中(NH4)2S2O8、KI溶液不足量，分别用(NH4)2SO4、KNO3补足，目的是使反应液中的离子强度不变。
问题：取(NH4)2S2O8试剂量筒没有专用，对实验有何影响？答:(NH4)2S2O8会与KI提前反应，会与Na2S2O3发生副反应，无法保证各自的初始浓度问题：(NH4)2S2O8缓慢加入KI等混合溶液中，对实验有何影响？答：不能保证(NH4)2S2O8的初始浓度，测得的反应速率减慢2．温度对化学反应速率的影响按上表实验W的药品用量，分别做低于室温10°C、高于室温10°C其它操作步骤同实验1实验编号反应温度t/C反应时间At/s反应速率r注意：①实验低于或高于室温对反应速率的影响时，KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(nh4)2so4混合液和(Nh4)2s208溶液要分别冷却或加热；②温度计必须分开，不能搞混；③反应时也要保持混合前的温度3．催化剂对化学反应速率的影响按实验W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1五、数据处理1．反应级数和反应速率常数的计算r，kcm-CnS2O82€I€两边取对数：lgr，mlgc+nlgc+lgkS2O82€I€当c不变(实验I、II、III)时，以lgv对lgc作图，得直线，斜率为m。
I€S2O82€##同理，当c不变（实验I、W、V）时，以lgr对lgc作图，得n此反应级S2O82€I€数为m+n利用实验1一组实验数据即可求出反应速率常数k实验编号IIIIIIwVlgrlgcS2©-lgcN反应速率常数k2．反应活化能的计算lgk=A一Ea2.30RT1测出不同温度下的k值，以lgk对t作图，得直线，斜率为-Ea2.30R，可求出实验编号w反应速率常数klgkT反应活化能Ea反应的活化能Eaa六、实验指导1．秒表的使用2．过二硫酸铵溶液和碘化钾溶液加入的顺序及加入的速度3．实验时的计时操作；#4．实验后指导学生利用作图法求出反应级数，从而求出反应速率常数和活化能为了测出在一定时间（△◊内S2O2€的浓度变化，在混合（NH4）2S2O8和KI溶8液的同时，加入一定体积的已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉，这样在反应（1）进行的同时，还有以下反应发生：2）2SO2€（aq）+I€（aq）===SO2€（aq）+3I€23346由于反应⑵的速率比反应（1）的大得多，由反应（1）生成的I€会立即与S2O2€323反应生成无色的S4O2€和1一这就是说，在反应开始的一段时间内溶液无色，但46当S2O2€耗尽，生成的微量I€立即与淀粉作用，使溶液呈蓝色。