碘钟反应实验报告

碘钟反应

一实验目的

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，Ｋ2Ｓ2Ｏ8与KI发生如下反应的离子方程式

S2O82-＋２I-＝I２＋２SO４2-

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

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

为了保持[I-] 不变，本实验采用加入S2O３2方法：

２S2O３2-＋I２＝２I-＋S４O６2- 此反应很快，可认为瞬间完成。由加入的Na2S2O3的体积及其浓度，可以算出每次溶液呈现蓝色时所消耗的Na2S2O3的量，从而求出此时刻的S2O82-，得到一系列K2S2O8的浓度及其对应的反应时间，从而求的速率常数k1，改变反应温度，可求得不同反应温度的k1值，根据阿仑尼乌斯公式Ｋ=Ａｅ－Ea/RT 取对数㏑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

三装置和流程简图

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[I-]不变，为此本实验采用补偿法，通过加入一定浓度的Na2S2O3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）

㏑[S2O82-] ＝－k１t＋㏑[S2O82-]０如果固定反应后，[S2O82-]不变，即

Kt=㏑[S2O82-]０-㏑[S2O82-]=C(常数) ----------------------（11）

对上式左右取对数得㏑k+㏑t=㏑C

将上式代入（10）式得：㏑C -㏑t=－Ea/RT＋㏑Ａ整理得

㏑t=㏑C+ Ea/RT-㏑Ａ作1/T对㏑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。

2.向混合溶液中加入Ｋ2Ｓ2Ｏ8，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。