化学反应速率与活化能

化学反应速率与活化能 一、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的速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化 能。 二、实验原理： 在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾反应为： (NH)SO + 3KI === (NH)SO + KSO + KI 4228424243-2-2--其离子反应为： SO + 3I === SO + I （1） 2843 mn反应速率方程为： r,kc,c 2,,SOI28 式中r是瞬时速率。若c、是起始浓度，则r示初速率(v)。在实验中只能测定出在一段c2,0,SOI28 时间内反应的平均速率。 ,,c2,SO28 r,,t 在此实验中近似地用平均速率代替初速率： ,,c2,SOmn28 r,kcc,2,,0SOI28,t 2-为了能测出反应在?t时间内SO浓度的改变量，需要在混合(NH)SO 和KI溶液的同时，加入284228 一定体积已知浓度的NaSO溶液和淀粉溶液，这样在（1）进行的同时还进行着另一反应： 223-2--2-2SO + I === SO + 3I （2） 23346 -2-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I立即与SO323-2-2-反应，生成无色SO和I，而观察不到碘与淀粉呈现的特征蓝色。当SO消耗尽，（2）反应不进行，4623 -（1）反应还在进行，则生成的I遇淀粉呈蓝色。 3 2-从反应开始到溶液出现蓝色这一段时间?t里，SO浓度的改变值为： 23 ,c,,[c,c],c 2,2,2,2,SO(终）SO(始）SO(始）SO23232323 再从（1）和（2）反应对比，则得： c2,SO(始）23c ,,2,SO282 -2-2-通过改变SO 和I的初始浓度，测定消耗等量的SO 的物质的量浓度所需的不同时间,c28282,SO28 间隔，即计算出反应物不同初始浓度的初速率，确定出速率方程和反应速率常数。 三、实验步骤 1 在室温条件下进行编号?的实验。用量筒分别量取20.0ml 0.20mol/L KI溶液，8.0m l0.010mol/LNa2S2O3溶液和2.0ml 0.20mol/L0.4%淀粉溶液，全部注入烧杯中，混合均匀。 然后用另一量筒取20.0ml 0.2mol/L(NH4)2S2O8溶液，迅速倒入上述混合溶液中，同时开动秒表， 并不断搅拌，仔细观察。 1 当溶液刚出现兰色时，立即按停秒表，反应时间和室温。 按下表各溶液用量进行实验。 室温 ? 实 验 编 号 ? ? ? ? ? 0.20mol/L (NH)SO 20.0 10.0 5.0 20.0 20.0 4228 0.20 mol/L KI 20.0 20.0 20.0 10.0 5.0 试剂用量 0.010mol/L NaSO 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 223mL 0.4% 淀粉溶液 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 0.20 mol/L KNO 0 0 0 10.0 15.0 3 0.20mol/L (NH)SO 0 10.0 15.0 0 0 424 (NH混合液中反应)SO 4228 的起始始浓度 KI mol/L NaSO 223 反应时间?t/s 2-SO的浓度变化/mol/L ,c282,SO28 反应速率r 2 按上表实验?中的药品用量，将装有KI，Na2S2O3，KNO3和淀粉混合溶液的烧杯和装有 (NH4)2S2O8溶液的小烧杯，放在冰水浴中冷却，待温度低于室温10?时，将两种溶液迅速混合，同时 计时并不断搅拌，出现兰色时记录反应时间。 用同样方法在热水浴中进行高于室温10?时的实验。 实 验 编 号 ? ? ? 反应温度t/? 反应时间?t/s 反应速率r 3 按实验?药品用量进行实验，在(NH )SO溶液加入KI混合液之前，先在KI混合液中加入2滴4228 Cu(NO)(0.02mol/L)溶液，搅匀，其它操作同实验1。 32 思考题1：反应液中为什么加入KNO、(NH)SO？ 3424 思考题2：取(NH)SO试剂量筒没有专用，对实验有何影响？ 4228 思考题3：(NH)SO缓慢加入KI等混合溶液中，对实验有何影响？ 4228 思考题4：催化剂Cu(NO)为何能够加快该化学反应的速率？ 32 补充： 1 mnr,kc,c 2,,SOI28 两边取对数： lgr,mlgc，nlgc，lgk2,,SOI28 当lgv不变（实验?、?、?）时，以对作图，得直线，斜率为m。同理，当不clgcc,2,2,ISOSO2828变（实验?、?、?）时，以lgr对作图，得n，此反应级数为m+n。利用实验1一组实验数据lgc,I 2 即可求出反应速率常数k。 实 验 编 号 ? ? ? ? ? lgr lgc2,SO28 lgc,I M N 反应速率常数k 2 Ealgk,A, 2.30RT E1a测出不同温度下的k值，以lgk对作图，得直线，斜率为，可求出反应的活化能E。 ,aT2.30R 实 验 编 号 ? ? ? 反应速率常数k lgk 1 T 反应活化能E a 3