实验五化学反应速度和活化能

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1、实验五 化学反应速度和活化能一 、 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 ， 并 计算 反 应 级 数 ， 反 应 速 度 常 数 和 反 应 的 活 化 能3、 练 习 在 水 浴 中 保 持 恒 温 的 操 作4、 练 习 用 作 图 法 处 理 实 验 数 据 二 、 实 验 原 理在 水 溶 液 中 ： (NH4)2S2O8+3KI=(NH4)2SO4+K2SO4+KI3离 子 方 程 式 ： S2O82-+3I-=2SO42-+3I3-(慢 )根 据

2、速 率 方 程 及 反 应 速 度 V可 表 示 为 ： = KS2O82- I-v 瞬 时 速 度 + 反 应 级 数 tOS 282 tOSVV lim 282当 t0 KS2O82-I- 为 了 能 测 得 反 应 在 T时 间 内 S2O82-浓 度 的 改 变 值 ，需 要 在 混 合 (NH4)2SO8和 KI溶 液 的 同 时 ， 注 入 一 定 体 积的 浓 度 已 知 的 Na2S2O3和 淀 粉 溶 液 ， 及 在 上 述 反 应 的 同时 还 进 行 下 列 反 应 ： 2 S2O32- + I3- = S4062- + 3 I- 该 反 应 十 分 快 ， 因 此 在

3、反 应 开 始 阶 段 看 不 到 蓝 色 。 一旦 Na 2S2O3耗 尽 溶 液 就 会 呈 现 蓝 色 . tOStOSV 2 232282 RTEa303.2 T1RTEa303.2测 定 反 应 级 数 的 方 法 如 下 ： 保 持 I-不 变 ， 将 式 =KS2O8 I- 的 两 边 取 对 数 ， 则 lg = lgS2O82-+常 数 ， 同 理 求 得 的 数 值 ， 已 知 反 应 分 级 数 ， 可 通 过 =KS2O82- I- 求 得 反 应 速 度 常 数 K， 由 阿 累 尼 乌 丝公 式 可 知 lgk=- +B 测 出 不 同 温 度 下 反 应 的 反

4、应为 横 坐 标 作 图 ， 得 一 直 线 ， 求 出 此 斜 率 即 可 算 出 活 化 能 Ea。速 率 常 数 ， 以 lgk为 纵 坐 标 ，其 斜 率 为 - 三 、 实 验 内 容1、 测 定 反 应 物 起 始 浓 度 不 同 时 的 反 应 速 度在 室 温 条 件 下 ， 进 行 表 81中 编 号 I的 实 验 ， 用量 筒 分 别 量 取 20.0ml 0.20mol/LKI溶 液 ， 8.0ml 0.01mol.L-1的 Na2SO3溶 液 和 2.0ml0.4%淀 粉 溶 液 ， 全 部加 入 烧 杯 中 ， 混 合 均 匀 ， 然 后 用 另 一 量 筒 量 取

5、20.0ml 0.2ml/LNa2S2O8溶 液 ， 迅 速 倒 入 上 述 混 合 液 中 ， 同 时启 动 秒 表 ， 并 不 断 振 荡 ， 仔 细 观 察 。 当 溶 液 刚 出 现 蓝色 时 ， 立 即 按 停 秒 表 ， 记 录 反 应 时 间 和 室 温 ， 用 同 样的 方 法 按 照 表 81中 的 编 号 II、 编 号 III、 编 号 IV、 编号 V做 实 验 （ 见 教 材 P 118页 ） 。 2、 测 定 不 同 温 度 下 的 反 应 速 度按 表 81实 验 IV中 的 药 品 用 量 ， 将 装 有 KI、Na2S2O3、 KNO3和 淀 粉 混 合 液

6、的 烧 杯 和 装 有 过 硫 酸 铵 溶液 的 小 烧 杯 ， 放 入 冰 水 浴 中 冷 却 ， 待 它 们 的 温 度 冷 却至 低 于 室 温 10 时 ， 将 （ NH4） 2S2O3溶 液 迅 速 加 到 KI等 混 合 溶 液 中 ， 同 时 计 时 并 不 断 搅 动 ， 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 浴 中 进 行 高 于 10 的 实 验 。 此 实验 编 号 记 为 VII， 将 此 两 次 实 验 数 据 IV、 VII和 实 验 IV的 数 据 记 入 表 82中 进 行

7、 比 较 ， P119页 。 3、 催 化 剂 对 反 应 速 度 的 影 响四 、 数 据 处 理 与 讨 论通 过 作 图 计 算 反 应 级 数 、 和 + 以 及 反 应速 度 常 数 k和 活 化 能 Ea。按 表 81实 验 IV的 用 量 ， 把 KI、 Na2S2O3、 KNO3和 淀 粉 溶 液 加 到 150ml烧 杯 中 ， 再 加 入 2滴 0.02mol.L-1Cu(NO3)2溶 液 ， 搅 匀 ， 然 后 迅 速 加 入 过 二 硫 酸 铵 溶 液 ，搅 动 ， 记 时 。 将 此 实 验 的 反 应 速 率 与 表 81中 实 验 IV的 反 应 速 率 定 性

8、地 进 行 比 较 可 得 到 什 么 结 论 。Cu(NO3)2可 以 加 速 反 应 五 、 实 验 习 题1、 根 据 化 学 反 应 方 程 式 ， 是 否 能 确 定 反 应 级 数 ？ 用本 实 验 的 结 果 加 以 说 明答 ： 不 是 。 只 有 基 元 反 应 的 化 学 方 程 式 才 能 确 定 反 应级 数 ， 象 本 实 验 中 ： K2S2O8+3KI=2K2SO4+KI3的 反 应 级 数为 2而 非 42、 若 不 用 S 2O82-， 而 用 I-或 I3-的 浓 度 变 化 来 表 示 反 应速 度 ， 则 反 应 速 度 常 数 K是 否 一 样 ？ 答

9、 ： 是 不 一 样 的 ， S2O82-与 I3-是 1： 1而 S2O82-与 I3-的 计 量 比 为 1： 3，又 lg =2lgS2O82-始 +常 数 ， 、 是 定 值 ， 它们 不 变 ， =KS2O8 I- ， 故 I-的 改 变 ， K也 回 发生 变 化 。3、 实 验 室 中 为 什 么 可 以 由 溶 液 中 出 现 蓝 色 的 时 间长 短 来 计 算 反 应 的 速 度 ?反 应 溶 液 出 现 蓝 色 后 ,反 应是 否 就 终 止 了 ?答 : S 2O82-+3I-=2SO42-+3I3- （ 1） 2S2O32- + I3- = S4062- + 3 I-

10、 （ 2） 反 应 (1)进 行 很 慢 ,而 反 应 (2)几 乎 瞬 间 就 可 以 完 成 。 因此 ， 在 相 同 的 时 间 内 21 232282 OSOS当 S2O32- 反 应 完 后 ， 生 成 的 I3- 遇 淀 粉 变 蓝 色 ， 通 过测 定 这 段 时 间 t， 根 据 tOStOSV 2 232282即 可 求 出 v.此 时 ， 反 应 并 未 终 止 。4、 用 阿 累 尼 乌 斯 公 式 计 算 反 应 的 活 化 能 ， 并 与作 图 法 得 到 的 值 ， 进 行 比 较 。答 ： 公 式 计 算 所 得 值 为 51.36KJmol -1 ， 作 图 法

11、得 到 的 活 化 能 为 51.36KJmol-1 。 5、 下 列 操 作 对 实 验 结 果 有 何 影 响 ？一 取 用 七 种 试 剂 溶 液 前 ， 多 用 滴 管 未 洗 干 净 。一 先 加 (NH4)2S2O8溶 液 ， 最 后 加 KI溶 液 。一 没 有 迅 速 连 续 加 入 (NH4)2S2O8溶 液 。一 本 实 验 (NH4)2S2O8的 用 连 过 多 或 过 少 。答 ： （ 1） 多 用 滴 管 未 洗 干 净 ， 引 入 杂 质 ， 也 使 实 际用 量 减 少 。 （ 2） 由 于 (NH4)2S2O8 水 解 呈 酸 性 ， 与 Na2S2O3 反应 ， 从 而 使 S2O32- 减 小 ， 反 应 时 间 缩 短 ， 从 而 反 映速 度 偏 大 。（ 3） 影 响 反 应 时 间（ 4） 用 量 过 多 ， 会 使 (NH 4)2S2O8 的 浓 度 过 大 ， 从 而影 响 反 应 速 度 ； 用 量 过 少 ， 实 验 现 象 不 明 显 。