实验 化学反应速率与活化能.doc

实验 化学反应速率与活化能一、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的速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。二、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： 式中r是瞬时速率。若、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。在此实验中近似地用平均速率代替初速率：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：再从（1）和（2）反应对比，则得：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。三、实验步骤1浓度对化学反应速率的影响在室温条件下进行编号的实验。用量筒分别量取20.0ml 0.20mol/L KI溶液，8.0m l0.010mol/LNa2S2O3溶液和2.0ml 0.20mol/L0.4%淀粉溶液，全部注入烧杯中，混合均匀。然后用另一量筒取20.0ml 0.2mol/L(NH4)2S2O8溶液，迅速倒入上述混合溶液中，同时开动秒表，并不断搅拌，仔细观察。当溶液刚出现兰色时，立即按停秒表，记录反应时间和室温。按下表各溶液用量进行实验。 室温 实 验 编 号试剂用量mL0.20mol/L (NH4)2S2O820.010.05.020.020.00.20 mol/L KI20.020.020.010.05.00.010mol/L Na2S2O38.08.08.08.08.00.4% 淀粉溶液2.02.02.02.02.00.20 mol/L KNO300010.015.00.20mol/L (NH4)2SO4010.015.000混合液中反应的起始始浓度mol/L(NH4)2S2O8KI Na2S2O3反应时间t/sS2O82-的浓度变化/mol/L反应速率r2温度对化学反应速率的影响按上表实验中的药品用量，将装有KI，Na2S2O3，KNO3和淀粉混合溶液的烧杯和装有(NH4)2S2O8溶液的小烧杯，放在冰水浴中冷却，待温度低于室温10时，将两种溶液迅速混合，同时计时并不断搅拌，出现兰色时记录反应时间。用同样方法在热水浴中进行高于室温10时的实验。实 验 编 号反应温度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。四思考题思考题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？补充：1、如何根据所得实验数据计算反应级数和反应速率常数？两边取对数： 当不变（实验、）时，以对作图，得直线，斜率为m。同理，当不变（实验、）时，以对作图，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