实验六化学反应速率与活化能

实验六 化学反应速率与活化能

【实验目的】

1.了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。

2.测定过二硫酸铵与碘化钾反应速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。

3.测定不同温度下的速率常数并计算反应的活化能；

4.学习数据处理的一般方法及作图法。 【实验原理】

对反应： 反应速率表示

一段时间内的浓度变化即为平均反应速率。

在水溶液中过二硫酸铵和碘化钾发生如下反应：

其反应的微分速率方程可表示为： ①S2O8 2 - +3 I - ==2 SO4 2- + I3 - (慢) (1)

S 2O 8

2 -

+3 I -

==2 SO 4

2-

+ I 3

- (慢)

(1)

pD

qC bB aA +→+t

p c

t q c t b c t a c r D

d d d d d d d d C B A ==-=-=n

I m O

S c kc r -

-=28

2

m+n=反应级数

近似地用平均速率代替初速率：

2S2O3 2- + I3 - = S4 O6 2- + 3I - (快) ②

加入一定体积已知浓度的Na2S2O3 溶液和淀粉溶液，在反应（1）进行的同时

由①②式可得：

蓝色出现（淀粉与过量碘反应）标志着S2O3 2-全部耗尽，由S2O3 2-浓度的改变量可以得到S2O8 2 - 浓度的改变量。

因此两边取对数，得lgr= mlg[s2o82-] + nlg[I-] + lgk

[ I-]不变，lgr对lg[s2o82-] 作图，可得一直线，斜率即为m.

同样，保持[s2o82-] 不变，作图可计算n，从而可得反应级数。

通过m和n以及速率计算公式，可以得到速率常数k.

利用阿仑尼乌斯方程：

求得不同温度下的k，以lgk对1/T作图，可以计算反应活化能。

1. 量筒的作用

2. 秒表的使用

3. 作图方法

【基本操作】

实验用品：

仪器:烧杯、大试管、量筒、秒表、温度计

液体药品：KI（0.20mol·L-1），Na2S2O3（0.010mol·L-1 ）淀粉溶液（0.4%），（NH4）2S2O8（0.20mol·L-1）Cu(NO3)2（0.02mol.L-1），KNO3（0.20mol.L-1）(NH4)2SO4（0.20mol.L-1），

材料：冰

【实验内容】

1、浓度对化学反应速率的影响

用同样方法按表1的用量进行编号I、II、III、V、等的实验。

20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液8.0mL 0.010mol.L-1 Na2S2O3溶液 4.0mL 0.2%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加20.0mL 0.20mol·dm-3 KI溶液

②加8.0mL 0.010mol·dm-3 Na2S2O3溶液

③加2.0mL 0.2%淀粉溶液

④混合均匀

⑤20.0mL 0.20mol·dm-3（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

表5-1 浓度对反应速率的影响室温：

2、温度对化学反应速率的影响

①KI（10.0 mL）、Na2S2O3（8.0mL）、KNO3（10.0mL ）、淀粉溶液（4.0 mL）混合于大烧杯(按表1实验VI中的药品用量混合)

②取20.0mL (NH4)2S2O8于小烧杯

③大、小烧杯同时冰水浴，至低于室温10℃时迅速混合、计时并不断搅拌。

④当溶液刚出现蓝色时，记录反应时间。（此实验编号记为VI。）同样方法在热水中进行高于室温10℃的实验。此实验编号记为VII将此两次实验数据VI、VII和实验IV的数据记入表2中进行比较。

表5-2 温度对化学反应速率的影响

3、催化剂对化学反应速率的影响

①KI（10.0 mL）、Na2S2O3（8.0mL）、

KNO3（10.0mL ）、淀粉溶液（4.0 mL）

混合于150mL烧杯(按表1实验VI中的药品用量混合)

②加入2滴Cu(NO3)2溶液，搅匀

③迅速加入过二硫酸铵溶液，搅动、计时

④与表5-1中实验VI 的反应速率定性地比较，结论：

按表1实验IV的用量

四、数据记录及处理

1、 反应级数和反应速率常数的计算

2、反应活化能的计算

注意：（1）两人一组，分工协作，注意量筒编号。

（2）不同温度测定，采用冰水浴或热水浴控制温度，加入过硫酸铵前先搅拌至热平衡。 （3）不同温度温差一般控制在10℃，高温不要超过30 ℃ （4）注意记录温度

（5）使用作图纸画图，有条件的可以使用计算作图。 【 附注】

本实验对试剂有一定的要求。碘化钾溶液应为无色透明溶液，不宜使用有碘析出的浅黄色溶液。过二硫酸铵溶液要新配制的，因为时间长了过二硫酸铵易分解。如所配制过二硫酸铵溶液的pH 小于3，说明该试剂已有分解，不适合本实验使用。所用试剂中如混有少量Cu2+、

lg r=m lg c S 2

O 8

2 -

+ n lg c I - +lg k

RT

E A k a

30.2lg -

=