5化学反应速率与活化能

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1、化学反应速率与活化能化学反应速率与活化能的测定一、实验目的1了解浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响；2测定(NH4)2S2O8与KI反应的速率、反应级数、速率和反应的活化能。二、实验原理在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应： S2O+ 3I=2SO +I（aq）（1）这个 反应的平均反应速率为：反应速率方程为： 式中r是瞬时速率。若、是起始浓度，则r表示初速率(v0)。在实验中只能测定出在一段时间内反应的平均速率。 在此实验中近似地用平均速率代替初速率： 为了能测出反应在t时间内S2O82-浓度的改变量，需要在混合(NH4)2S2O8 和KI溶液的同时，加入一定体积已知浓度的Na2S2

2、O3溶液和淀粉溶液，这样在（1）进行的同时还进行着另一反应： 2S2O32- + I3- = S4O62- + 3I- （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I3-立即与S2O32-反应，生成无色S4O62-和I-，而观察不到碘与淀粉呈现的特征蓝色。当S2O32-消耗尽，（2）反应不进行，（1）反应还在进行，则生成的I3-遇淀粉呈蓝色。从反应开始到溶液出现蓝色这一段时间t里，S2O32-浓度的改变值为： 再从（1）和（2）反应对比，则得： 通过改变S2O82- 和I-的初始浓度，测定消耗等量的S2O82- 的物质的量浓度所需的不同时间间隔，即计算出反应

3、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、实验用品仪器：恒温水浴1台，烧杯（50mL）5个、量筒（10mL 4个，5mL2个）、秒表、温度计，玻璃棒或电磁搅拌器。液体药品：(NH4)2S2O8(0.20mol/L)、KI(0.20mol/L)、Na2S2O3(0.050mol/L)、KNO3(0.20mol/L)、(NH4)2SO4(0.20mol/L)、Cu(NO3)2(0.02mol/L)、淀粉溶液(0.2%)材料：坐标纸四、实验内容1浓度对化学反应速率的影响，求反应级数、速率系数按下表各溶液用量进行实验。 室温 实 验 编 号试剂用量mL0.20 mol/L (NH4)2

4、S2O810.05.02.5010.010.00.20 mol/L KI10.010.010.05.02.500.010 mol/L Na2S2O33.03.03.03.03.00.4% 淀粉溶液1.01.01.01.01.00.20 mol/L KNO30007.5015.00.20 mol/L (NH4)2SO405.07.5000混合液中反应的起始始浓度mol/L(NH4)2S2O8KI Na2S2O3反应时间t/sS2O82-的浓度变化/mol/L反应速率r注意：KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4可使用同一个量筒量取，(NH4)2S2O8必须单独使用一个量筒；KI

5、、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4混合均匀后， 将(NH4)2S2O8溶液迅速倒入上述混合液中，同时启动秒表，并且搅拌；溶液刚出现蓝色立即按停秒表。问题：反应液中为什么加入KNO3、(NH4)2SO4？答：实验中(NH4)2S2O8、KI溶液不足量，分别用(NH4)2SO4、KNO3补足，目的是使反应液中的离子强度不变。问题：取(NH4)2S2O8试剂量筒没有专用，对实验有何影响？答：(NH4)2S2O8会与KI提前反应，会与Na2S2O3发生副反应，无法保证各自的初始浓度。问题：(NH4)2S2O8缓慢加入KI等混合溶液中，对实验有何影响？答：不能保证(NH4)2S2O8的

6、初始浓度，测得的反应速率减慢。2温度对化学反应速率的影响按上表实验的药品用量，分别做低于室温10、高于室温10。其它操作步骤同实验1。实 验 编 号反应温度t/反应时间t/s反应速率r注意：实验低于或高于室温对反应速率的影响时，KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4混合液和(NH4)2S2O8溶液要分别冷却或加热；温度计必须分开，不能搞混；反应时也要保持混合前的温度。3催化剂对化学反应速率的影响按实验药品用量进行实验，在(NH4)2S2O8溶液加入KI混合液之前，先在KI混合液中加入2滴Cu(NO3)2(0.02mol/L)溶液，搅匀，其它操作同实验1。五、数据处理1反应级数

7、和反应速率常数的计算两边取对数： 当不变（实验、）时，以对作图，得直线，斜率为m。同理，当不变（实验、）时，以对作图，得n，此反应级数为m+n。利用实验1一组实验数据即可求出反应速率常数k。实 验 编 号MN反应速率常数k2反应活化能的计算 测出不同温度下的k值，以对作图，得直线，斜率为，可求出反应的活化能Ea。实 验 编 号反应速率常数k反应活化能Ea六、实验指导1 秒表的使用2过二硫酸铵溶液和碘化钾溶液加入的顺序及加入的速度；3实验时的计时操作；4实验后指导学生利用作图法求出反应级数，从而求出反应速率常数和活化能。为了测出在一定时间（t）内S2O的浓度变化，在混合(NH4)2S2O8和KI溶液的同时，加入一定体积的已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉，这样在反应（1）进行的同时，还有以下反应发生：2S2O（aq）+ I（aq）=S4O（aq）+3I （2）由于反应（2)的速率比反应（1）的大得多，由反应（1）生成的I会立即与S2O反应生成无色的S4O和I。这就是说，在反应开始的一段时间内溶液无色，但当S2O耗尽，生成的微量I立即与淀粉作用，使溶液呈蓝色。5