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实验六 化学反应速率与活化能

实验六 化学反应速率与活化能. 【 实验目的 】 1. 了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。 2. 测定过二硫酸铵与碘化钾反应速率，并计算反 应级数、反应速率常数和反应的活化能。 3. 测定不同温度下的速率常数并计算反应的活化能； 4. 学习数据处理的一般方法及作图法。. 【 实验原理 】. 反应速率表示. 对反应：. 一段时间内的浓度变化即为平均反应速率。. 【 实验原理 】. 在水溶液中过二硫酸铵和碘化钾发生如下反应：.

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实验六 化学反应速率与活化能

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Presentation Transcript

  1. 实验六 化学反应速率与活化能 【实验目的】 1.了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。 2.测定过二硫酸铵与碘化钾反应速率，并计算反 应级数、反应速率常数和反应的活化能。 3.测定不同温度下的速率常数并计算反应的活化能； 4.学习数据处理的一般方法及作图法。

  2. 【实验原理】 反应速率表示 对反应： 一段时间内的浓度变化即为平均反应速率。

  3. 【实验原理】 在水溶液中过二硫酸铵和碘化钾发生如下反应： S2O8 2 - +3 I -==2 SO4 2- + I3 - (慢) (1) 其反应的微分速率方程可表示为： ① m+n=反应级数

  4. 【实验原理】 近似地用平均速率代替初速率： 加入一定体积已知浓度的Na2S2O3 溶液和淀粉溶液，在反应（1）进行的同时 2S2O3 2- + I3 - = S4 O6 2- + 3I -(快)② 由①②式可得：

  5. 【实验原理】 蓝色出现（淀粉与过量碘反应）标志着S2O32-全部耗尽，由S2O32-浓度的改变量可以得到 S2O82 -浓度的改变量。 因此： 两边取对数，得 lgv = mlg[s2o82-] + nlg[I-] + lgk

  6. 【实验原理】 [I-]不变， lgv对lg[s2o82-] 作图，可得一直线，斜率即为m. 同样，保持[s2o82-] 不变，作图可计算n，从而可得反应级数。 通过m和n以及速率计算公式，可以得到速率常数k.

  7. 【实验原理】 利用阿仑尼乌斯方程： 求得不同温度下的k，以lgk对1/T作图，可以计算反应活化能。

  8. 【基本操作】 1. 量筒的作用 2. 秒表的使用 3. 作图方法 实验用品： 仪器:烧杯、大试管、量筒、秒表、温度计 液体药品：KI（0.20mol·L-1），Na2S2O3（0.010mol·L-1） 淀粉溶液（0.4%），（NH4）2S2O8（0.20mol·L-1） Cu(NO3)2（0.02mol.L-1），KNO3（0.20mol.L-1） (NH4)2SO4（0.20mol.L-1）， 材料：冰

  9. 【实验内容】 1、浓度对化学反应速率的影响 ①加20.0mL 0.20mol·dm-3KI溶液 ②加8.0mL 0.010mol·dm-3Na2S2O3溶液 ③ 加2.0mL 0.2%淀粉溶液 ④混合均匀 ⑤20.0mL 0.20mol·dm-3（NH4）2S2O8溶液 迅速倒入上述混合液中 ⑥同时启动秒表，并不断搅动 ⑦当溶液刚出现蓝色时，立即按停秒表， 记录反应时间和温度 20.0mL 0.20mol·L-1 （NH4）2S2O8溶液 20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液 迅速 ④ ① 混合均匀 立即计时 不断搅动 8.0mL 0.010mol.L-1 Na2S2O3溶液 ② ③ 2.0mL 0.2% 淀粉溶液 用同样方法按表1的用量进行编号I、II、III、V、等的实验。

  10. 表5-1浓度对反应速率的影响 室温：

  11. 2、温度对化学反应速率的影响 ① KI（10.0mL）、Na2S2O3（8.0mL）、 KNO3（10mL ）、淀粉溶液（2.0 mL） 混合于大烧杯 (按表1实验VI中的药品用量混合 ) ② 取20.0mL (NH4)2S2O8于小烧杯 ③ 大、小烧杯同时冰水浴，至低于室温10℃时， 迅速混合、计时并不断搅拌。 ④ 当溶液刚出现蓝色时，记录反应时间。 （此实验编号记为VI。） 同样方法在热水中进行高于室温10℃的实验。此实验编号记为VII 将此两次实验数据VI、VII和实验IV的数据记入表2中进行比较。

  12. 表5-2 温度对化学反应速率的影响

  13. 3、催化剂对化学反应速率的影响 ①KI（10.0mL）、Na2S2O3（8.0mL）、 KNO3（10mL ）、淀粉溶液（2.0 mL） 混合于150mL烧杯 (按表1实验VI中的药品用量混合 ) ②加入2滴Cu(NO3)2溶液，搅匀 ③迅速加入过二硫酸铵溶液，搅动、计时 ④与表5-1中实验VI 的反应速率定性地比较，结论：

  14. 2滴0.02mol.L-1 Cu(NO3)2溶液 0.20mol.L-1KI 10.0 mL 0.20mol.L-1(NH4)2S2O8 20.0 mL 0.2%淀粉溶液 2.0 mL 搅拌 0.20mol.L-1KNO3 10 mL 0.010mol.L-1Na2S2O3 8.0 mL 迅速混合 搅拌 计时 三、催化剂对化学反应速率的影响 按表1实验IV的用量

  15. 四、数据记录及处理 1、反应级数和反应速率常数的计算 lgν=mlg c S2O82 -+nlgcI-+lgk

  16. 1 T 2、反应活化能的计算

  17. 注意： （1）两人一组，分工协作，注意量筒编号。 （2）不同温度测定，采用冰水浴或热水浴控制温 度，加入过硫酸铵前先搅拌至热平衡。 （3）不同温度温差一般控制在10℃，高温不要超 过30 ℃ （4）注意记录温度 （5）使用作图纸画图，有条件的可以使用计算机 作图。 实验习题：1，3

  18. 【附注】 本实验对试剂有一定的要求。碘化钾溶液应为无色透明溶液，不宜使用有碘析出的浅黄色溶液。过二硫酸铵溶液要新配制的，因为时间长了过二硫酸铵易分解。如所配制过二硫酸铵溶液的pH小于3，说明该试剂已有分解，不适合本实验使用。所用试剂中如混有少量Cu2+、Fe3+等杂质，对反应会有催化作用，必要时需滴入几滴0.10mol·L EDTA溶液。 在做温度对化学反应速率影响的实验时，如室温低于10℃，可将温度条件改为室温、高于室温10℃、高于室温20℃三种情况进行。

  19. 【实验改进的参考】 (1)若提前配制Na2S2O3,可加少量Na2CO3作稳定剂。 (2)反应中的搅拌速度对反应时间也有影响,搅拌 的越快,反应时间越短。同一组实验,要用同一 种速度搅拌。 (3)为使实验测得的数值更准确，（NH4）2S2O8必须 最后加入，且要一次性快速加入。

  20. 【微型实验改进】 微型实验： 实验用的微型仪器 5ml(6孔)井穴板(2块)：具有烧杯，试管，点滴板，试剂储瓶的一些功能，在这里主要用其代替100ml烧杯,作反应容器用。 多用滴管：具有储液,滴液和定量移取液的功能, 用于盛装和量取KI、Na2S2O3、淀粉溶液、KNO3、(NH4)2SO4、(NH4)2S2O8等溶液。 玻璃毛细管:作搅拌用(若无时也可用牙签代替） 试剂用量为文献上常量的1/10。

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