化学反应速率与活化能的测定实验报告.docx

化学反应速率与活化能的测定 （实验报告及数据处理） 实验目的 了解浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。 测定（NH4）2S2O8 与 KI 反应的速率、反应级数、速率系数和反应的活化能。 实验原理 （NH4）2S2O8 和 KI 在水溶液中发生如下反应： S O 2-(aq)+ 3I-(aq) ＝ 2SO 2- (aq)+ I -(aq) （1） 2 8 4 3 c? c? (I? ) c(S O 2? c(S O 2? ) 2 8 t = kc? (S O 2? ) 2 8式中： v ── 反应的平均反应速率； 2 8 2 8 2 8c(S O 2? ) ── t 时间内S O 2? 的浓度变化； 2 8 2 8 2 8 2 8c (S O 2? )， c(I? ) ── S O 2? ， I? 2 8 2 8 k ── 该反应的速率系数； 2 8?, ? ──反应物S O 2? ， I? 的反应级数， ?? ? ?? 2 8 2为了测出在一定时间（ t ）内 S O 的浓度变化，在混合(NH ) S O 和 KI 溶液的同时， 2 82- 4 2 2 8 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： 2S2O32- (aq) + I3－(aq) ══ S4O62-(aq) + 3I-(aq) （2） 由于反应（2）的速率比反应（1）的大得多，由反应（1）生成的 I3－会立即与 S2O32-反应生成无色的 S4O62-和 I-。这就是说，在反应开始的一段时间内，溶液呈无色，但当 Na2S2O3 一旦耗尽， 由反应（1）生成的微量 I3－就会立即与淀粉作用，使溶液呈蓝色。 由反应（1）和（2）的关系可以看出，每消耗 1mol S2O82- 就要消耗 2 mol 的 S2O32-，即 c 1 （S2O82-）= 2 t c （S2O32-） c 由于在 的浓度，即 时间内，S2O32-已全部耗尽，所以 （S2O32-）实际上就是反应开始时 Na2S2O3 c c — （S2O32-）= 0（S2O32-） 这里的 c0（S2O32-）为 Na2S2O3 的起始浓度。在本实验中，由于每份混合液中Na2S2O3 的起 c 始浓度都相同，因而 （S2O32-）也是相同的，这样，只要记下从反应开始到出现蓝色所需要 的时间（ t ），就可以算出一定温度下该反应的平均反应速率： v = ?  c(S O 2 8  2? ) ?= ? c ?S  O 2? 2 3 ? c ?S 0 = O 2? ? 2 3 t 2 t 2 t 按照初始速率法，从不同浓度下测得的反应速率，即可求出该反应的反应级数α和β，进而求 ?v ? ?得反应的总级数（α+β），再由k ? 由 Arrhenius 方程得 ? c? ?S O 2? 2? ?c? I ?求出反应的速率系数k 。 lg?k?? A ? E a 2.303RT 式中： E a  ── 反应的活化能； R R── 摩尔气体常数， = 8.314 J·mol-1·K-1 R R T ── 热力学温度 ? ? 1 ? E ? 求出不同温度时的k 值后，以lg k 对 作图，可得一直线，由直线的斜率? ? a ? T 可求得反应的活化能 E 。 a ? 2.303R ? Cu2+可以加快(NH ) S O 与 KI 反应的速率，Cu2+的加入量不同，加快的反应速率也不同。 4 2 2 8 仪器、药品及材料 仪器：恒温水浴一台，烧杯（50ml）5 个（标上 1、2、3、4、5），量筒[10ml4 个，分别贴上 0.2mol·L-1(NH ) S O ，0.2mol·L-1KI，0.2mol·L-1KNO ，0.2mol·L-1(NH ) SO ；5ml 2 个，分 4 2 2 8 3 4 2 4 别贴上 0.05 mol·L-1Na S O ，0.2％淀粉]，秒表 1 块，玻璃棒或电磁搅拌器。 2 2 3 药品：(NH ) S O（0.2mol·L-1），KI（0.2mol·L-1），Na S O（0.05mol·L-1）, KNO（0.2mol·L-1）, 4 2 2 8 2 2 3 3 (NH ) SO （0.2mol·L-1）,淀粉溶液（0.2％），Cu(NO ) （0.02mol·L-1）。 4 2 4 3 2 实验步骤 浓度对反应速率的影响，求反应级数、速率系数 在室温下，按表 1 所列各反应物用量，用量筒准确量取各各试剂，除0.2mol·L-1(NH ) S O 溶液 4 2 2 8 外，其余各试剂均可按用量混合在各编号烧杯中，当加入0.2mol·L-1