基础化学电子教案要求

1实验化学反应速率与活化能一、教学要求：1、掌握浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响；2、学习测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速率的方法；3、利用实验数据会计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。二、预习内容：1、化学反应速率的表示方法；2、浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响理论基础；3、反应速率常数的意义；4、化学反应活化能的意义5、速率常数与活化能的关系；6、如何使用作图法求反应的速率常数、反应级数和反应的活化能；7、计时秒表的使用；8、恒温水浴槽的使用；三、基本操作：四、实验原理：在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾反应为：(NH4)2S2O8+3KI===(NH4)2SO4+K2SO4+KI3其离子反应为：S2O82-+3I-===SO42-+I3-（1）反应速率方程为：nImOSckcr282式中r是瞬时速率。若282OSc、Ic是起始浓度，则r表示初速率(v0)。在实验中只能测定出在一段时间内反应的平均速率。tcrOS282在此实验中近似地用平均速率代替初速率：tcckcrOSnImOS2822820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：）OS）OS）OSOScccc始始终(((232232232232][再从（1）和（2）反应对比，则得：22(232282）OSOScc始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282OSc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，确定出速率方程和反应速率常数。五、实验步骤1．浓度对化学反应速率的影响按下表各溶液用量进行实验。室温℃实验编号ⅠⅡⅢⅣⅤ试剂用量mL0.20mol/L(NH4)2S2O820.010.05.020.020.00.20mol/LKI20.020.020.010.05.00.010mol/LNa2S2O38.08.08.08.08.00.4%淀粉溶液2.02.02.02.02.00.20mol/LKNO300010.015.00.20mol/L(NH4)2SO4010.015.000混合液中反应的起始始浓度mol/L(NH4)2S2O8KINa2S2O3反应时间△t/sS2O82-的浓度变化282OSc/mol/L反应速率r2．温度对化学反应速率的影响按上表实验Ⅳ的药品用量，在高于室温10℃，15℃，20℃的温度条件下进行实验。其它操作步骤同实验1。实验编号ⅥⅣⅦ反应温度t/℃反应时间△t/s反应速率r3．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。4．思考题及答案思考题1：反应液中为什么加入KNO3、(NH4)2SO4？思考题2：取(NH4)2S2O8试剂量筒没有专用，对实验有何影响？思考题3：(NH4)2S2O8缓慢加入KI等混合溶液中，对实验有何影响？思考题4：催化剂Cu(NO3)2为何能够加快该化学反应的速率？思考题1：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。思考题2：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。思考题3：答：不能保证(NH4)2S2O8的初始浓度，测得的反应速率减慢。3思考题4：答：Cu(NO3)2此时为正催化剂，可减小化学反应的活化能，从而使化学反应的速率加快。六、存在的问题和注意事项：1、量筒取药品不得混用，做好标记，KI、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。2、KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4混合均匀后，最后将(NH4)2S2O8溶液迅速倒入上述混合液中（防止过二硫酸铵与硫代硫酸钠相互作用），同时启动秒表，并且搅拌，溶液刚出现蓝色立即按停秒表：温度对化学反应速率的影响时，先将各试剂混合，KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4混合液和(NH4)2S2O8溶液要分别浴加热至一定温度后再合并。3、恒温箱温度与反应溶液温度略有差别，从室温依次升高至预定温度再进行实验。温度大致依次升高10℃、15℃、20℃，不一定很准确，只需准确记录实际反应的温度，代入计算即可。七、深入讨论1、如何根据所得实验数据计算反应级数和反应速率常数？nImOSckcr282两边取对数：kcncmrIOSlglglglg282当Ic不变（实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）时，以vlg对282lgOSc作图，得直线，斜率为m。同理，当282OSc不变（实验Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ）时，以rlg对Iclg作图，得n，此反应级数为m+n。利用实验1一组实验数据即可求出反应速率常数k。实验编号ⅠⅡⅢⅣⅤrlg282lgOScIclgMN反应速率常数k2、如何根据实验数据计算反应活化能？RTEAka30.2lg测出不同温度下的k值，以klg对T1作图，得直线，斜率为REa30.2，可求出反应的活化能Ea。4实验编号ⅥⅦⅣ反应速率常数kklgT1反应活化能Ea八、测试题测试题1：改变反应温度，能显著影响反应速率（）A.正确；B.错误；测试题2：本实验操作中记时是否准确，对实验结果没有影响（）A.正确；B.错误；测试题3：实验中加入KNO3、(NH4)2SO4以保持实验溶液中离子强度不变（）A.正确；B.错误；测试题4：实验中待反应溶液出现蓝色时，说明过二硫酸铵与碘化钾反应终止（）A.正确；B.错误；测试题5：本实验除了可以用过二硫酸铵的浓度变化表示反应速率之外，也可用I-，SO42-，及I3-的浓度变化来表示反应速率（）A.正确；B.错误；测试题6：如果实验中先加(NH4)2S2O8溶液，最后加KI溶液，对实验结果没有影响（）A.正确；B.错误；答案：1、√2、×3、√4、×5、√6、×