内容发布更新时间 : 2024/11/16 1:21:58星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验七 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。 3．练习作图法处理实验数据。学会秒表的使用技术。秒表的使用技术 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：

?2?? S2O8+ 3I?===2SO24 +I3（aq）

（1）

这个 反应的平均反应速率为：

2???c(s2o8)2? ????kc?(s2o8)?c?(I?)?t式中： ???反应的平均速率；2?2? ?c(s2o8)??t时间内s2o8的浓度变化2?2? c(s2o8),c(I?)?s2o8,I?的起始浓度；?

k?该反应的速率系数；2? ?，??反应物s2o8，I?的反应级数，（???）为反应的总级数mn反应速率方程为： r?kcS2??c? I2O8式中r是瞬时速率。若cSO2?、cI?是起始浓度，则r表示初速率(v0)。

28在实验中只能测定出在一段时间内反应的平均速率。 r???cSO2?28?t

在此实验中近似地用平均速率代替初速率： r0?kcm2?S2O8cnI????cSO2?28?t

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Na2S2O3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： ?cSO2???[cS2O32?(终）?cS2O32?(始）]?cS2O32?(始）

23再从（1）和（2）反应对比，则得： ?cSO2??28cSO2?(始）232

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

?cSO2?所需的不同时间间隔，即计算出反应物不同初始浓度的初速率，确定出速

28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 0.20 mol/L (NH4)2S2O8 0.20 mol/L KI Ⅰ 10.0 10.0 3.0 1.0 0 0 Ⅱ 5.0 10.0 3.0 1.0 0 5.0 Ⅲ 2.50 10.0 3.0 1.0 0 7.50 Ⅳ 10.0 5.0 3.0 1.0 7.50 0 Ⅴ 10.0 2.50 3.0 1.0 15.0 0 试剂用量 mL 0.010 mol/L Na2S2O3 0.4% 淀粉溶液 0.20 mol/L KNO3 0.20 mol/L (NH4)2SO4 混合液中反应的起始始浓度 mol/L (NH4)2S2O8 KI Na2S2O3 反应时间△t/s S2O82-的浓度变化?cSO2?/mol/L 28 反应速率r 注意：①KI、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；②KI、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；③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Ⅳ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 Ⅵ Ⅳ Ⅶ 注意：①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；②温度计必须分开，不能搞混；③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Ⅳ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．反应级数和反应速率常数的计算

mnr?kcS2??c? OI28两边取对数： lgr?mlgcSO2??nlgcI??lgk

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