化学反应速率与活化能的测定实验报告.docx

化学反应速率与活化能的测定（实验报告及数据处理） 实验目的1 了解浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。2 测定（NH4）2S2O8与KI反应的速率、反应级数、速率系数和反应的活化能。实验原理（NH4）2S2O8和KI在水溶液中发生如下反应：S2O82-(aq)+ 3I-(aq) 2SO42- (aq)+ I3-(aq) （1）这个反应的平均反应速率为= - = 式中： 反应的平均反应速率； 时间内的浓度变化；， ，的起始浓度； 该反应的速率系数； 反应物，的反应级数，为该反应的总级数。为了测出在一定时间（）内S2O82-的浓度变化，在混合(NH4)2S2O8和KI溶液的同时，加入一定体积的已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉，这样在反应（1）进行的同时，还有以下反应发生：2S2O32- (aq) + I3(aq) S4O62-(aq) + 3I-(aq) （2）由于反应（2）的速率比反应（1）的大得多，由反应（1）生成的I3会立即与S2O32-反应生成无色的S4O62-和I-。这就是说，在反应开始的一段时间内，溶液呈无色，但当Na2S2O3一旦耗尽，由反应（1）生成的微量I3就会立即与淀粉作用，使溶液呈蓝色。由反应（1）和（2）的关系可以看出，每消耗1mol S2O82- 就要消耗2 mol 的S2O32-，即（S2O82-）= （S2O32-）由于在时间内，S2O32-已全部耗尽，所以（S2O32-）实际上就是反应开始时Na2S2O3的浓度，即（S2O32-）= （S2O32-）这里的（S2O32-）为Na2S2O3的起始浓度。在本实验中，由于每份混合液中Na2S2O3的起始浓度都相同，因而（S2O32-）也是相同的，这样，只要记下从反应开始到出现蓝色所需要的时间（），就可以算出一定温度下该反应的平均反应速率：=按照初始速率法，从不同浓度下测得的反应速率，即可求出该反应的反应级数和，进而求得反应的总级数（+），再由求出反应的速率系数。 由Arrhenius方程得式中： 反应的活化能； 摩尔气体常数，= 8.314 Jmol-1K-1 ; 热力学温度求出不同温度时的值后，以对作图，可得一直线，由直线的斜率可求得反应的活化能。Cu2+可以加快(NH4)2S2O8与KI反应的速率，Cu2+的加入量不同，加快的反应速率也不同。仪器、药品及材料仪器：恒温水浴一台，烧杯（50ml）5个（标上1、2、3、4、5），量筒10ml4个，分别贴上0.2molL-1(NH4)2S2O8，0.2molL-1KI，0.2molL-1KNO3，0.2molL-1(NH4)2SO4；5ml 2个，分别贴上0.05 molL-1Na2S2O3，0.2淀粉，秒表1块，玻璃棒或电磁搅拌器。药品：(NH4)2S2O8（0.2molL-1），KI（0.2molL-1），Na2S2O3（0.05molL-1）, KNO3（0.2molL-1）, (NH4)2SO4（0.2molL-1）,淀粉溶液（0.2），Cu(NO3)2（0.02molL-1）。实验步骤1. 浓度对反应速率的影响，求反应级数、速率系数在室温下，按表1所列各反应物用量，用量筒准确量取各各试剂，除0.2molL-1(NH4)2S2O8溶液外，其余各试剂均可按用量混合在各编号烧杯中，当加入0.2molL-1(NH4)2S2O8溶液时，立即计时，并把溶液混合均匀（用玻璃棒搅拌或把烧杯放在电磁搅拌器上搅拌），等溶液变蓝时停止计时，记下时间和室温。计算每次实验的反应速率，并填入表1中。表1 浓度对反应速率的影响 室温：15实验编号12345V(NH4)2S2O8/mL1052.51010V(KI)/mL10101052.5V(Na2S2O3)/mL33333V(KNO3)/mL57.5V(NH4)2SO4/mL57.5V(淀粉溶液)/mL11111C0(S2O82-)/(molL-1)0.08330.04170.02080.08330.0833C0(I-)/(molL-1)0.08330.08330.08330.04170.0208C0(S2O32-)/(molL-1)0.006250.006250.006250.006250.00625t/s180382766380758C(S2O32-)/(molL-1)0.006250.006250.006250.006250.00625v/ （molL-1s-1）1.7410 -58.1810 -64.0810 -68.2210 -64.1210 -6k/(molL-1)1-s-12.5110 -32.3510 -32.3510 -32.3610 -32.3710 -3C0（S2O82-）0.08330.04170.02080.08330.0833C0（I-）0.08330.08330.08330.04170.0208用表1中实验1、2、3的数据，依据初始速率法求；用实验1、4、5的数据，求出，再求出（+）；再由公式求出各实验的，填表。由图可知直线斜率分别为1 1 ，所求反应级数为+=22. 温度对反应速率的影响，求活化能按表1中实验1的试剂用量分别在高于室温5、10和15的温度下进行实验。这样就可测得这三个温度下的反应时间，并计算三个温度下的反应速率及速率系数，把数据和实验结果填入表2中。表2 温度对反应速率的影响实验编号T/Kt/sv/(molL-1s-1)k/(molL-1)1-s-1lgk/（K-1）12871801.7410-52.5110-3-2.603.4810-36297923.3910-54.8910-3-2.313.3710-37307456.9410-51.010-2-2.003.2610-38317201.5610-42.2510-2-1.653.1510-3利用表2中各次实验的和T，作lgk-T-1图，求出直线的斜率，进而求出反应（1）的活化能=直线斜率-2.303R 由图可求K=2.879 进而求的=55.123. 催化剂对反应速率的影响在室温下，按表1中实验1的试剂用量，再分别加入1滴、5滴、10滴0.02molL-1Cu(NO3)2溶液为使总体积和离子强度一致，不足10滴的用0.2molL-1(NH4)2SO4溶液补充。表3 催化剂对反应速率的影响实验编号91011加入Cu(NO3)2溶液(0.02molL-1)的滴数1510反应时间1469862反应速率/ (molL-1s-1)2.14