实验一化学反应速率和活化能的测定

普通化学与分析化学实验重庆医科大学药学院实验一化学反应速率和活化能的测定一、实验目的1．通过实验了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。2．了解（NH4）2S2O8氧化KI的反应速率的测定原理和方法。3．学习作图法处理实验数据。二、实验原理在水溶液中，过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]和碘化钾(KI)发生如下反应：32428223ISOIOS根据速率方程，该反应的反应速率v可表示为nmIOSktOSv)()()282282（△t时间内的平均反应速率反应速率常数[S2O82-]和[I-]分别为两种离子的初始浓度（m+n）为反应级数为了能够测出反应在△t时间内离子浓度的改变值，在(NH4)2S2O8和碘化钾KI反应的同时，加入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉溶液。一旦Na2S2O3耗尽，生成微量的I3-就立即与淀粉作用，使溶液显蓝色。IOSIOS322643232二、实验原理消耗S2O82-的浓度为消耗S2O32-浓度的一半。即Δ[S2O82-]＝注：当硫代硫酸钠耗尽时，Δ[S2O32-]就是开始时Na2S2O3的浓度。二、实验原理在本实验中，每份混合溶液中Na2S2O3的起始浓度都是相同的，因而Δ[S2O32-]不变。因此，只要记下反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间Δt，即可求出反应速率υ＝－Δ[S2O82-]/Δt。二、实验原理根据反应速率方程：υ＝k[S2O82-]m[I-]n利用求出的反应速率υ，就可以计算m和n，进一步可求出速率常数k值。反应速率常数k与反应温度T有如下关系：lgk＝－+A式中Ea为反应的活化能，R为气体常数，T为绝对温度。测出不同温度下的k值，以lgk对1/T作图可得一直线，由直线的斜率可求出反应的活化能Ea值。二、实验原理三、仪器与试剂仪器恒温水浴量筒(10mL、25mL)温度计秒表烧杯(100mL)0.02mol·L-1Cu(NO3)20.20mol·L-1KI0.2%淀粉溶液0.20mol·L-1KNO30.20mol·L-1(NH4)2S2O80.01mol·L-1Na2S2O30.20mol·L-1(NH4)2SO4试剂1、浓度对反应速率的影响在室温下，用量筒分别量取0.20mol·L-1的KI溶液20mL，0.010mol·L-1的Na2S2O3溶液8mL和0.2%淀粉溶液4mL，都加到150mL锥形瓶中，混匀。再用另一个量筒取0.20mol·L-1的(NH4)2S2O8溶液20mL，快速加到盛混合溶液的150mL锥形瓶中，同时开动秒表，将溶液搅匀。当溶液刚出现蓝色时，立即停表，记下反应时间和温度。四、实验步骤用同样的方法按表1中的用量，完成序号2～5的其它实验。为使每次实验中溶液离子强度和总体积不变，不足的量分别用0.20mol·L-1的KNO3溶液和0.20mol·L-1的(NH4)2SO4溶液补足。四、实验步骤表1浓度对反应速率的影响实验序号12345试剂用量，mL0.20mol·L-1KI0.01mol·L-1Na2S2O32%淀粉溶液0.20mol·L-1KNO30.20mol·L-1(NH4)2SO40.20mol·L-1(NH4)2S2O8208.04.0//20208.04.0/1010208.04.0/155108.04.010/2058.04.015/20起始浓度，mol·L-1KI溶液Na2S2O3溶液(NH4)2S2O8溶液反应时间△t，s反应的平均速率反应速率常数2、温度对反应速度的影响按表1中实验序号4的用量，把KI、Na2S2O3、KNO3和淀粉溶液加到烧杯中，把(NH4)2S2O8溶液加到大试管中，并把它们放在比室温高10℃的恒温水浴锅中，当溶液温度与水的温度相同时，把(NH4)2S2O8溶液迅速加到KI混合溶液中，记录反应时间。在高于室温20℃、30℃条件下，重复以上操作。这样共得到四个温度下的反应时间，结果列于表2。四、实验步骤四、实验步骤实验序号4678反应温度K反应时间s反应速率v反应速率常k表2温度对反应速率的影响3、催化剂对反应速率的影响按表1中序号4的用量，先在混合溶液中加2滴0.02mol·L-1的Cu(NO3)2溶液，混匀，然后迅速加入(NH4)2S2O8溶液，并记录反应时间。同没有加入Cu(NO3)2溶液的相同条件反应比较催化剂对反应速率的影响。四、实验步骤表3催化剂对反应速率的影响实验序号49反应时间△t，s反应速率，v四、实验步骤4、求反应的活化能Ea计算不同温度下的反应速率常数k列于表4，以lgk对1/T作图，通过直线的斜率求出反应的活化能Ea。四、实验步骤四、实验步骤表4求反应的活化能实验序号4678反应温度/K（1/T）×103速率常数k五、数据处理1、计算反应级数2、计算速率常数和活化能六、操作要点和注意事项1、试剂的加入顺序要一致2、加入最后一种试剂时要迅速，并同时计时3、溶液一变色，就立即停止计时1、实验中为什么可以用反应出现蓝色的时间长短来计算反应速率？反应溶液出现蓝色后，反应是否就终止了？2、Na2S2O3的用量过多或过少，对实验结果有何影响？3、本实验中反应物S2O82-和I-的化学计量数不同，如果反应速率不是用S2O82-而是用I-来表示，为什么求得的反应速率却是相同的？七、思考题