碘钟反应实验报告

碘钟反应

实验目的

1.了解浓度、温度对反应速率的影响。

2.学习测定K2S2O8氧化KI的反应速率常数及活化能的原理和方法。

3.练习用计算法、作图法处理实验数据。

二实验原理

水溶液中，K 2S 208与KI发生如下反应的离子方程式

S2O82- +2 1-= |2 + 2 SO42-

在温度和离子强度不变，反应速率与反应物浓度的关系可近似表示为即动力学方程:

V = -d [S2O82-] /dt= k [S2O82-]m[ I -]n

通常人们认为S2O82-氧化I-通常经历两个步骤

S z O g2 + I = [IS2O8] 0000000000000 (1)

[IS2O8^- + I- = 12 + 2 SO42-0 0000000 (2) 反应（1）为速控步骤，则其速率方程为

-d[S2O82-]/dt= k[S2O82-][l-]

若［I-］不变（［门＞＞［S2O82-］）则其速率方程为

-d[S2O82-] / dt= k i [S2O82-]

k i= k［l-］,上述反应假定为准一级反应，则

In [S2O82-] = — k i t +ln [S2O82-] 0

以In ［S2O82-］对时间t作图，即可求得反应速率常数k 1

为了保持［I -］不变，本实验采用加入S 2O 32

方法: 2 S 2O 32-+ 12 = 2 1- + S 4O 62-此反应很快，可认为瞬间完成。由加入的 Na 2S 2O 3的体积及其浓度，可以算出每次溶液呈现蓝色时所消耗的 Na 2S 2O 3的量，从而求出此时刻的S 2O 82-，得到一系列K 2S 2O 8的浓度 及其对应的反应时间，从而求的速率常数k i ,改变反应温度，可求得 不同反应温度的k 1值，根据阿仑尼乌斯公式 K = Ae — Ea/RT 取对数

lnK = — Ea/RT+lnA

装置和流程简图 仪器：

恒温槽，电子秒表，微量注射器，量筒(10ml ),移液管(25ml , 10ml), 吸耳

球，环形搅拌器，大试管，容量瓶，烧杯

试剂：

(K 2 S 2 O 8 0 .0 5 0 mol L-1) KI

(0.01 2 5 mol L-1)淀粉(1%,W 流程：

1 .恒温槽调至所需温度，恒温。

2 .大试管装入2 5 ml 蒸馏水，10 恒温10分钟

K 2 S 20 8放入容量瓶中7恒温10分钟

3. 用微量注射器取3 0 0卩l Na2S 20 3注入大试管中，用环 形搅拌器

使其混合均匀。

4. 移液管取10 ml 已恒温K 2S 2 O 8注入大试管，流出一半时 计

时，至溶液颜色变蓝，暂停秒表，记下时间读数，立即再加 入3 0 0

卩l Na2S 20 3，搅拌溶液，开动秒表，继续计时 颜色变化暂停记

时，重复记五次。

以InK 对1/T 作图, 求出直线斜率，即可求得活化能 Ea

(0. 10 0 mol L-1) Na 2S 2O 3 /V)

ml KI 溶液，2 ml 淀粉液，7

四原始数据及数据处理

五实验结果及讨论

思考题:

1.碘钟反应的基本条件是什么?

答：（1）在反应过程中维持［门不变，为此本实验采用补偿法，通过加入一

定浓度的Na2&03来维持［I-］在反应过程中不

变。

（2）在测反应活化能时，要求在实验温度范围内Ea不随温度变化。2.根据实验原理及实验方法，活化能的测定是否可以简

化?

答：可以。如果我们所需数据仅为活化能Ea,由书中式（7）

In [S2O82-] = —k i t+ln [S2O82-]。如果固定反应后，[S2O82-]不变，即

Kt= In [S2O82-]。- In [S2O82-]=C(常

数)-

对上式左右取对数得In k+ln t= In C (11)

将上式代入（10）式得：In C -In t= — Ea/RT +lnA 整理得

I

n

t= In C+Ea/RT-lnA作1/T对In t直线，斜率为Ea/R,即可求得Ea。

实验讨论

1

.

所用的试剂若混有少量的Fe +, Cf+,对反应会有催化作用，必要时要加入缓冲试剂，来消除这些离子的影

响。

2

.

向混合溶液中加入K 2S 20 8 ,要越快越好。

3

.

为保证实验数据的准确性，在反应过程中要注意恒温的控制以及温度的调

节。

4 . 实验温度不能太，否则速率太快不易控制，实验误差大。

5

.

KI溶液不稳定，易被空气氧化而使无色溶液变成淡黄色而导致反应时

间缩短，配好以后的三个小时内可照常使用。放置时间长若溶液变黄, 可滴加Na2S,直至黄色褪去即可继续使用。

6.反应中的搅拌速度对反应时间也有影响，搅拌得越快，反应时间越短。

同一组实验，要用同一种速度搅拌。