化学反应速率和活化能的测定

化学反应速率与活化能的测定一、实验目的1、测定二硫酸铵与碘化钾的反应速率，并计算反应级数，反应速率常数与反应的活化能。2、了解浓度，温度与催化剂对反应速率的影响。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：(NH4)2S2O8+3KI＝(NH4)2SO4+K2SO4+KI3（1）其反应微分速率方程为：v=kcm（S2O82-）cn（I-）v为瞬时速率，c（S2O82-）,c（I-）为起始浓度。k是反应速率常数，m与n之和是反应级数。实验测定的是一段时间间隔（Δt)内反应的平均速率vv=-Δc（S2O82-）/Δt近似用平均速率代替初速率v=kcm（S2O82-）cn（I-）=-Δc（S2O82-）/Δt为检出在Δt内S2O82-浓度改变值，须混入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液与淀粉溶液,在反应（1）进行同时发生：2S2O32-+I3-＝S4O62-+3I-（2）S2O82-+3I-＝2SO42-+I3-（1）2S2O32-+I3-＝S4O62-+3I-（2）（2）比（1）进行得快得多，几乎瞬间完成。一旦Na2S2O3耗尽，反应（1）继续生成的I3-就与淀粉反应而呈现出特有的蓝色。从反应（1）和（2）可以看出，在Δt内S2O82-的减小量为Δc（S2O82-）=c（S2O32-）/2通过改变S2O82-与I-的初始浓度，测定消耗等物质的量浓度的S2O82-所需要的不同Δt，计算不同初始浓度的初速率，进而确定该反应的微分速率方程与反应级数。三、仪器药品1、仪器大试管，小试管，10mL吸量管，秒表，量筒2、药品过二硫酸铵，碘化钾，硫代硫酸钠，硫酸铵，硝酸铜，淀粉溶液四、实验步骤1、浓度对化学反应的影响（计算k，m，n）在室温条件下，按表8-1配方横排取五组液体。先取完五组一种液体，再取第二种。例如，用量筒分别取20.0mL0.20mol•L-1KI溶液，8.0mL0.010mol•L-1Na2S2O3溶液与2.0mL0.4%淀粉溶液，全部倒入烧杯中，混合均匀为第一组。然后用另一量取20.0mL0.20mol•L-1(NH4)2S2O8溶液，迅速倒入上述混合液中，同时按动秒表，并不停搅动，仔细观察。当溶液刚出现蓝色时，立即停止计时，记录反应时间和室温。2、温度对化学反应速率的影响取上面五组实验中最慢的一组，按表中药品用量，放入不同温度水浴中，当温度达到平衡时，将过二硫酸铵溶液迅速加入，重复上面实验，当溶液出现蓝色时，记录反应时间。表8-13、催化剂对化学反应速率的影响取上面五组实验中最慢的一组，按表中药品用量，在加2滴0.02mol•L-1Cu(NO3)2溶液后，重复上面实验，当溶液出现蓝色时，记录反应时间。将此实验数据与表的数据进行定性比较，看看催化剂对反应速度的影响。五、数据处理1、反应级数与反应速率常数的计算对速率方程v=kcm（S2O82-）cn（I-）两边取对数：lgv=mlgc（S2O82-）+nlgc（I-）+lgk以实验一，二，三中的lgv对lgc（S2O82-）作图，得一斜率为m的直线。以实验一，四，五中的lgv对lgc（I-）作图，可求得一斜率为n的直线，总反应级数为m+n。将求得的m与n代入v=kcm（S2O82-）cn（I-）便可求得反应速率常数。2、反应活化能的计算lgk=A-Ea/2.30RT。Ea为反应活化能，R为摩尔气体常数，T为热力学温度。测出不同温度的k值，一lgk对1/T作图，可得一斜率为-Ea/2.30RT的直线，由斜率求出活化能Ea。3、误差计算①本实验活化能的测定值的误差不超过10%。②文献值：51.8kJ•mol-1。六、思考题1、反应中定量加入Na2S2O3的作用是什么？2、下列情况对实验结果有什么影响？①取用(NH4)2S2O8和KI溶液的量筒没有分开。②溶液混合后不搅拌。