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化学反应速率与活化能的测定

化学反应速率与活化能的测定. 一、实验目的. 1 、测定二硫酸铵与碘化钾的反应速率，并计算反应级数，反应速率常数与反应的活化能。 2 、了解浓度，温度与催化剂对反应速率的影响。. 二、实验原理. 在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应： ( NH 4 ) 2 S 2 O 8 +3KI＝(NH 4 ) 2 SO 4 +K 2 SO 4 +KI 3 （1） 其反应微分速率方程为： v=kc m （ S 2 O 8 2- ） c n （ I - ）

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化学反应速率与活化能的测定

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Presentation Transcript

  1. 化学反应速率与活化能的测定

  2. 一、实验目的 1、测定二硫酸铵与碘化钾的反应速率，并计算反应级数，反应速率常数与反应的活化能。 2、了解浓度，温度与催化剂对反应速率的影响。

  3. 二、实验原理 在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应： (NH4)2S2O8+3KI＝(NH4)2SO4+K2SO4+KI3（1） 其反应微分速率方程为：v=kcm（S2O82-）cn（I-） v为瞬时速率，c（S2O82-）,c（I-）为起始浓度。k是反应速率常数，m与n之和是反应级数。

  4. 实验测定的是一段时间间隔（Δt)内反应的平均 速率v v=-Δc（S2O82-）/Δt 近似用平均速率代替初速率 v=kcm（S2O82-）cn（I-） =-Δc（S2O82-）/Δt 为检出在Δt内S2O82-浓度改变值，须混入一定体 积已知浓度的Na2S2O3溶液与淀粉溶液,在反应（1）进 行同时发生： 2S2O32-+I3- ＝ S4O62-+3I- （2）

  5. S2O82-+3I-＝ 2SO42-+I3- （1） 2S2O32-+I3-＝ S4O62-+3I- （2） （2）比（1）进行得快得多，几乎瞬间完成。一旦Na2S2O3耗尽，反应（1）继续生成的I3-就与淀粉反应而呈现出特有的蓝色。从反应（1）和（2）可以看出，在Δt内S2O82-的减小量为Δc（S2O82-） = c（S2O32-） /2

  6. 通过改变S2O82-与I-的初始浓度，测定消耗等物质的量浓度的S2O82-所需要的不同Δt，计算不同初始浓度的初速率，进而确定该反应的微分速率方程与反应级数。通过改变S2O82-与I-的初始浓度，测定消耗等物质的量浓度的S2O82-所需要的不同Δt，计算不同初始浓度的初速率，进而确定该反应的微分速率方程与反应级数。

  7. 三、仪器药品 1、仪器 大试管，小试管，10mL吸量管，秒表，量筒 2、药品 过二硫酸铵，碘化钾，硫代硫酸钠，硫酸铵，硝酸铜，淀粉溶液

  8. 四、实验步骤 1、浓度对化学反应的影响（计算k，m，n） 在室温条件下，按表8-1配方横排取五组液体。先 取完五组一种液体，再取第二种。 例如，用量筒分别取20.0mL 0.20mol•L-1 KI溶液， 8.0mL 0.010mol•L-1 Na2S2O3溶液与2.0mL 0.4%淀粉溶 液，全部倒入烧杯中，混合均匀为第一组。然后用另 一量取20.0mL 0.20mol•L-1(NH4)2S2O8溶液，迅速倒入 上述混合液中，同时按动秒表，并不停搅动，仔细观 察。当溶液刚出现蓝色时，立即停止计时，记录反应 时间和室温。

  9. 2、温度对化学反应速率的影响 　取上面五组实验中最慢的一组，按表中药品用量，放入不同温度水浴中，当温度达到平衡时，将过二硫酸铵溶液迅速加入，重复上面实验，当溶液出现蓝色时，记录反应时间。

  10. 表8-1

  11. 3、催化剂对化学反应速率的影响 　取上面五组实验中最慢的一组，按表中药品用量，在加2滴0.02mol•L-1Cu(NO3)2溶液后，重复上面实验，当溶液出现蓝色时，记录反应时间。将此实验数据与表的数据进行定性比较，看看催化剂对反应速度的影响。

  12. 五、数据处理 1、反应级数与反应速率常数的计算 　对速率方程v=kcm（S2O82-）cn（I-）两边取对数： lgv=mlgc （S2O82-） +nlg c（I-） +lgk 以实验一，二，三中的lgv对lgc（S2O82-）作图，得一斜率为m的直线。以实验一，四，五中的lgv对lgc（I-）作图，可求得一斜率为n的直线，总反应级数为m+n。将求得的m与n代入v=kcm（S2O82-）cn（I-）便可求得反应速率常数。

  13. 2、反应活化能的计算 lgk=A-Ea/2.30RT。Ea为反应活化能，R为摩尔气体常数，T为热力学温度。测出不同温度的k值，一lgk对1/T作图，可得一斜率为-Ea/2.30RT的直线，由斜率求出活化能Ea。

  14. 3、误差计算 ①本实验活化能的测定值的误差不超过10%。 ②文献值：51.8kJ•mol-1 。

  15. 六、思考题 1、反应中定量加入Na2S2O3的作用是什么？ 2、下列情况对实验结果有什么影响？ ①取用(NH4)2S2O8和KI溶液的量筒没有分开。 ②溶液混合后不搅拌。

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