碘钟实验实验报告

碘钟反应实验报告班级：化基二班姓名：刘威指导老师：邓立志实验日期：2013年11月20日 星期二一、实验目的1、用初速法测定过硫酸根与碘离子的反应速率常数、反应级数级反应活化能2、掌握碘钟反应过程及其原理二、实验原理在水溶液中，过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应：SO2—+3I-=2SO2-+1- (1)28 4 3事先同时加入少量的硫代硫酸钠溶液和淀粉指示剂，贝1」(1)式中产生的少量的I-会优先和3SO2-反应而被还原成I-：232SO2-+1-=SO2-+3I- (2)23 3 46这样，当溶液中的硫代硫酸钠全部反应掉后，(1)式生成的碘才会和淀粉指示剂反应，使溶液呈蓝色。由上可知，控制在每个反应中硫代硫酸钠的物质的量均相同，这样从反应开始到出现蓝色的这段时间即可用来度量本反应的初速。当反应温度和离子强度相同时，(1)式的反应速率方程可写为：TOC\o"1-5"\h\z—d[S2°厂]=k[SO2-]m[I-]n (3)dt 28根据(1)式中的反应计量关系，可以认为：d[SO2-]d[I-]A[I-]—— 28= 3~= 3~dt dt At根据(2)式的反应计量关系结合硫代硫酸钠的等量假设，可知(5)A[I-]2A[SO2-](5)3~= 2~3At At根据(3)(4)(5)可知，2A[SO2A[SO2-]2 3At=k[SO2-]m[I-]n28移项，两边取对数可得In丄=InAtk2A[SO2-]23+mln[SO2-]+nln[I-]28因而固定［I-］，以In丄对［SO2-］作图，根据直线的斜率即可求出m;固定［SO2-］，同理可At 28 28以求出n。然后根据求出的m和n，计算出在室温下“碘钟反应”的反应速率常数k。最后改变温度，测出不同温度下从反应开始到出现蓝色所需的时间At,计算出不同温度下的反应速率常数，由Arrhenius公式，以lnk对1T作图，根据直线的斜率即可求出活化能。三、主要实验仪器及试剂恒温水浴槽一套;50mL烧杯两个;玻璃棒一支;秒表一只;0.20M(NH)SO溶液;42280.20MKI溶液;0.01MNaSO溶液;2234%淀粉溶液;0.20MKNO溶液;30.20M(NH)SO溶液。424四、实验步骤1、反应级数和速率常数的测定按照表1所列数据将每组的(NH)SO溶液、(NH)SO溶液和淀粉溶液放入烧杯A中混合4228424均匀，KI溶液、NaSO溶液和KNO溶液放入B烧杯中混合均匀，并放入恒温水浴锅中恒温223310分钟，设置恒温温度为26°C,然后将两份溶液混合，当混合至一半时开始计时，并不断搅拌,当溶液出现蓝色时即停止计时。表1“碘钟反应”动力学数据测量的溶液配制表序号123450.20M(NH)SO溶液/mL422810.05.02.51010.00.20MKI溶液/mL10.010.010.05.02.50.01MNaSO溶液/mL2234.04.04.04.04.00.4%淀粉溶液/mL1.01.01.01.01.00.20MKNO溶液/mL30005.07.50.20M(NH)SO溶液/mL42 405.07.5002、反应活化能的测定按照表1中第1组反应的溶液配制方案配制溶液,分别在19和33°C下按照3.1中的操作步骤测量溶液出现蓝色所需的时间t并记录。五、实验数据记录1、反应级数和速率常数测定的数据记录（T=26C）序号12345(NH)SO浓度(mol/L)42280.080.040.020.080.08KI浓度(mol/L)0.080.080.080.040.02N^SO浓度(mol/L)0.00160.00160.00160.00160.0016时间t/s24.0945.5988.5347.1093.442、不同温度下反应1时间记录温度/C192633时间t/s38.6324.0914.00六、数据处理1、反应级数和速率常数的计算（1）（S2O2-8）反应级数的测定

Lnl/At与ln(S2O2-8)关系数据表28序号(S2O2-8)浓度时间t/sln(S2O2-8)Ln1/At10.0824.09-2.52573-3.181820.0445.59-3.21888-3.8196930.0288.53-3.91202-4.48334由Origin做出Lnl/At与ln(S2O2-8)关系图得:28由上图可知：线性拟合的结果很好，斜率=1.065,由对比关系可得m=1.065,即(S2O2-8)的反应级28数为1.065(2)I-反应级数的测定

序号（I-）浓度时间t/sIn（I-）Ln1/^t10.08024.09-3.1818-3.181840.04047.10-3.81969-3.8522750.02093.44-4.48334-4.53732由Origin做出Lnl/At与ln（I-）关系图得:由上图可知：斜率k=0.9602,由对比关系可得：m=0.9602，即（I-）的反应级数为0.9602.（3）反应数率常数的测定根据公式：進0二=k[SO2-]m[I-]nAt 28将m、n的值代入，即可算出k的值。实验数据处理见下表

序号12345(NH)SO浓度4 228(mol/L)0.080.040.020.080.08KI浓度(mol/L)0.080.080.080.040.02NaSO浓度2 23(mol/L)0.00160.00160.00160.00160.0016时间t/s24.0945.5988.5347.1093.44反应数率常数k0.022120.024450.026350.022010.02159K的平均值0.02330由五组算得的k值求平均值，得到26摄氏度下的平均反应速率为0.02330mol/(L*s)(4)反应活化能的测定lnk对1/T的数据关系见下表：序号温度T/K1/TkInk1292.150.0034230.01380-4.2832299.150.0033430.02212-3.8113306.150.0032670.03806-3.269Lnk对1/T由Origin作图得由阿伦尼乌斯公式两边取对数得：1nk=lnA-Ea/RT.线性拟合的结果为Ea/R=6494,则Ea=6494*8.314=53.99KJ/mo1.七、实验结果讨论1、 误差分析：（1）计时开始的时间对反应的影响，本次试验在A与B液混合至一半时开始记录时间，而“混合到一半”很难在每次试验中都较好地把握，所以由此会带来每次试验的计时误差。（2）反应终点的判断，反应终点是溶液变蓝，但由于各反应物浓度的变化，变蓝的程度不一样，甚至在33摄氏度时溶液会很迅速地变成黄色（可能是淀粉指示剂在高温下发生了糊化），终