碘钟反应

注意事项
• 所用的试剂若混有少量的Fe３+，Cu２+，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。 • 向混合溶液中加入Na2Ｓ2Ｏ3，要越快越好。 • 反应过程中恒温的控制，及温度的调节
附：化学反应速率和活化能
• 化学反应速率（rate of chemical reaction）是衡量化学反 应过程进行的快慢，即反应体系中各物质的数量随时间的变 化率。 • 在实际应用中，习惯于用反应物的消耗速率来表示反应进行 的快慢. • 从外部反应条件看，影响化学反应速率的因素主要有三个： 浓度，温度和催化剂。 • 1889 年阿仑尼乌斯(Arrhenius)指出了反应速率常数和温度 之间的定量(见实验原理部分)，该关系式不仅说明了反应速 率与温度的关系，它还说明活化能对反应速率的影响以及活 化能和温度两者与反应速率的关系
k 为特定温度下的反应速率常数；（m+n）为反应级数。
实验原理（１） －－动力学推导
• S2O82-氧化I-通常经历两个步骤
S2O82-＋I-＝ [ＩS2O8]３-。。。。。。。。。。。。。（１） [ＩS2O8]３-＋ I- ＝ I２＋２SO４2-。。。。。。。。（２） 反应（１）为速控步骤，则其速率方程为 -d[S2O82-]／dt＝k[S2O82-][Ｉ-] 若[Ｉ-]不变（ [Ｉ-] > > [S2O82-]）则其速率方程为 -d[S2O82-]／dt＝k１[S2O82-] k１＝k[Ｉ-]，上述反应假定为准一级反应，则 ㏑[S2O82-] ＝－k１t＋㏑[S2O82-]０ 以㏑[S2O82-] 对时间t作图，即可求得反应速率常数k１
实验步骤
• 调节恒温Fra Baidu bibliotek升温，每隔４℃，重复上述 实验，记６个时间间隔
• 实验结束，清理仪器，整理数据
数据记录与处理
24℃ 28℃ 32℃
t1(min) t2 (min)
36℃
40℃
C(mol/L) ㏑C
t3 (min)
t4 (min) t5 (min) K ㏑K
1000/T(10-3
数据记录与处理
仪器、药品
• 量筒(10mL)， 恒温水浴 ，秒表， 电磁搅拌，不锈 钢环形搅拌器，反应大试管，移液管，洗耳球
• (Ｋ2Ｓ2Ｏ8 ０.０５０mol· L-1)ＫＩ (0. １００mol· L1) Na S O (0.01２５mol· -1) 淀粉 (１％，Ｗ /Ｖ) L 2 2 3
实验步骤
１.恒温 ２.测定Ｋ2S2O8 氧化KI 的反应速率常 数 ３.反应活化能的测定 ４.结束试验，整理数据
碘
钟
反
应
－－S2O82-与Ｉ-反应动力学
吴 莉
２００８.３
目
• 目的要求
• 仪器、药品 • 数据记录与处理 • 注意事项
录
• 实验原理 • 实验步骤 • 思考题 • 附：化学反应速率和活 化能
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、速率常数、反应级数及活化能 的原理和方法。 • 3．练习用计算法、作图法处理实验 数据。
∴[S2O３2-]和其用量→ Δt →→ [S2O82-]
实验原理（2）
反应活化能的测定
• 根据Arrhenius 方程式
--活化能的测定
Ｋ =Ａｅ－Ea/RT
• K为反应速率常数 ，Ａ为指数前因子，Ea为反应的表观活 化能，Ｒ为气体常数，Ｔ为反应温度
㏑Ｋ＝－Ea/RT＋㏑Ａ
• 以㏑Ｋ对1/T 作图，求出直线斜率，即可求得活化能Ea
㏑[S2O82-] ＝－k１t＋㏑[S2O82-]０
• ㏑[S2O82-] 对时间t作图，即可求得反应速率常数k１
㏑Ｋ＝－Ea/RT＋㏑Ａ • ㏑Ｋ对1/T 作图，求出直线斜率，即可求 得活化能Ea
思考题
• １.碘钟反应的前提条件有哪些？ • ２．若不用S2O82-而用Ｉ-或Ｉ3-的浓度变化来 表示反应速率，反应速率常数是否相同？ • ３．本实验中Na2S2O3 的用量过多或过少，对 实验结果有何影响？
实验步骤
１.恒温槽调至所需温度，恒温。 ２.大试管装入２５ml蒸馏水，１０mlＫＩ 溶液，２ml淀粉液，→恒温１０分钟 Ｋ2Ｓ2Ｏ8放入容量瓶中→恒温１０分钟
实验步骤
• 用微量注射器取３００μl Na2Ｓ2Ｏ３注入大 试管中，用环形搅拌器使其混合均匀。 • 移液管取１０ ml已恒温Ｋ2Ｓ2Ｏ8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３００μl Na2Ｓ2 Ｏ３，颜色变化记时，重复记五次。
附：恒温槽
1 浴槽； 2 加热器； 3 搅拌器；4 温度计； 5 感温元件(接触温度计)； 6 接温度控制器； 7 接数字贝克曼温度计
调节恒温槽的温度 开启电子继电器，开动搅拌器，将与加热器相联的调压变压器调至 220V或某指定值，调节水银接点温度计，使其标铁上端与辅助温度 标尺相切的温度示值较所需控制的温度低l～2℃，及时锁住固定螺 丝。这时，电子继电器的红色指示灯亮，表示加热器工作；直至电 子继电器的绿色指示灯亮，表示加热器停止加热。观察恒温槽中的 精密温度计，根据其与所需控制温度的差距，进一步调节水银接点 温度计中金属丝的位置。细心地反复调节，直至在红、绿灯交替出
实验原理（１）
－－补偿法测[S2O82-]
• 碘钟反应（补偿法）：反应物或生成物浓度起了一 定变化后测其时间间隔→化学反应速率
为了[Ｉ-] 不变
２S2O３2-＋I２＝２I-＋S４O６2-
• 开始时加入已知浓度的硫代硫酸钠和淀粉溶液，初始时S2O3 2- 能及时氧化掉生成的Ｉ 。当少量的S O 2- 消耗完后，再 2 2 3 产生的碘分子则会使溶液中的淀粉马上显现出蓝黑色，测 出从开始反应至溶液变色的时间差距为Δt。
实验原理（１） －－动力学推导
• 1．化学反应速率的测定 水溶液中，Ｋ2Ｓ2Ｏ8 与ＫＩ发生如下反应的离子方程 式
S2O82-＋２I-＝I２＋２SO４2• 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