化学反应速率与活化能的测定

实验目的： 1、了解浓度、温度和催化剂对反应速度的影响 2、测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速度 3、学会计算反应级数、反应速率常数和反应的 活化能。

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

近似地用平均速率代替初速率： 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 2S2O3 2- + I3 - = S4 O6 2- + 3I - (快)

由于从反应开始到蓝色出现标志着S2O3 2-全部耗尽，所以从反应开始到出现蓝色这段时间△t里，S2O3 2-浓度的改变 实际上就是Na2S2O3的起始浓度。 实验中，通过改变反应物 S2O8 2 -和I -的初始浓度，测定消耗等量的S2O8 2 -的物质的量浓度 所需要的不同的时间间隔（△t），计算得到反应物不同初始浓度的初速率，进而确定该反应的微分速率方程和反应速率常数。

基本操作 1、量筒的作用 2、秒表的使用 3、作图方法 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），

实验内容 一、浓度对化学反应速率的影响 迅速 ④ ① 混合均匀 立即计时 不断搅动 ② ③ 20.0mL 0.20mol·L-1 （NH4）2S2O8 溶液 ① 加20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液 ②加8.0mL 0.010mol·L-1 Na2S2O3溶液 ③ 加2.0mL 0.4%淀粉溶液 ④混合均匀 ⑤20.0mL 0.20mol·L-1（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 20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液 迅速 ④ ① 混合均匀 立即计时 不断搅动 8.0mL 0.010mol.L-1 Na2S2O3溶液 ② ③ 2.0mL 0.4% 淀粉溶液 用同样方法按表1的用量进行编号II、III、IV、V的实验。

表1 浓度对反应速率的影响 室温： 试剂用量 mL 实验编号 I II III IV V 混合液中反应物的起始浓度 mol.L-1 表1  浓度对反应速率的影响        室温： 实验编号 I II III IV V 试剂用量 mL 0.20mol.L-1(NH4)2S2O8 20.0 10.0 5.0 0.20mol.L-1KI 0.010mol.L-1Na2S2O3 8.0 0.4%淀粉溶液 2.0 0.20mol.L-1KNO3 15.0 0.20mol.L-1(NH4)2SO4 混合液中反应物的起始浓度 mol.L-1 (NH4)2S2O8 KI Na2S2O3 反应时间Δt/s S2O82-的浓度变化△c S2O8 2 -/mol.L-1 反应速率v

二、温度对化学反应速率的影响 ①KI（10.0 mL）、Na2S2O3（8.0mL）、 KNO3（10mL ）、淀粉溶液（2.0 mL） 混合于大烧杯 (按表1实验IV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 温度对化学反应速率的影响 实验编号 VI IV VⅡ 反应温度 t /℃ 反应时间Δt /s 反应速率 v

三、催化剂对化学反应速率的影响 ①KI（10.0 mL）、Na2S2O3（8.0mL）、 KNO3（10mL ）、淀粉溶液（2.0 mL） 混合于150mL烧杯 (按表1实验IV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8-1中实验IV 的反应速率定性地比较，结论：

搅拌 迅速混合 计时 按表1实验IV的用量 2滴0.02mol.L-1 Cu(NO3)2溶液 0.20mol.L-1KI 10.0 mL 0.010mol.L-1Na2S2O3 8.0 mL 0.20mol.L-1KNO3 10 mL 0.4%淀粉溶液 2.0 mL 0.20mol.L-1(NH4)2S2O8 20.0 mL 2滴0.02mol.L-1 Cu(NO3)2溶液 搅拌 迅速混合 计时

lgν=mlg c S2O8 2 - + nlgc I - +lgk 四、数据记录及处理 1、反应级数和反应速率常数的计算 lgν=mlg c S2O8 2 - + nlgc I - +lgk 实验编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ lgν lg c S2O8 2 - lg c I - m n 反应速率常数k

2、反应活化能的计算 实验编号 Ⅵ Ⅶ Ⅳ 反应速率常数k lgk 反应活化能Ea T 1

思考题 为什么过二硫酸铵溶液要新配制？