试验九化学反应速率和活化能的测定

实验七实验七 化学反应速率与活化能的测定化学反应速率与活化能的测定 一 实验目的一 实验目的 1 了解浓度 温度和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 速率和反应的活化能 3 练习作图法处理实验数据 学会秒表的使用技术 秒表的使用技术 二 实验原理二 实验原理 在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应 S2O 3I 2SO I aq 1 2 8 2 4 3 这个 反应的平均反应速率为 为反应的总级数的反应级数 反应物 该反应的速率系数 的起始浓度 的浓度变化时间内 反应的平均速率 式中 Ios k IosIcosc ostc Icoskc t osc 2 82 2 82 2 82 2 82 2 82 2 82 2 82 os 反应速率方程为 n I m OS ckcr 2 82 式中 r 是瞬时速率 若 是起始浓度 则 r 表示初速率 v0 2 82O S c I c 在实验中只能测定出在一段时间内反应的平均速率 t c r OS 2 82 在此实验中近似地用平均速率代替初速率 t c ckcr OS n I m OS 2 82 2 82 0 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 OSOS cccc 始始终 2 32 2 32 2 32 2 32 再从 1 和 2 反应对比 则得 2 2 32 2 82 OS OS c c 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 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 2 82O S c 速率方程和反应速率常数 三 实验用品三 实验用品 仪器仪器 恒温水浴 1 台 烧杯 50mL 5 个 量筒 10mL 4 个 5mL2 个 秒 表 温度计 玻璃棒或电磁搅拌器 液体药品液体药品 NH4 2S2O8 0 20mol L KI 0 20mol L Na2S2O3 0 050mol L KNO3 0 20mol L NH4 2SO4 0 20mol L Cu NO3 2 0 02mol L 淀粉溶液 0 2 材料材料 坐标纸 四 实验内容四 实验内容 1 浓度对化学反应速率的影响 求反应级数 速率系数 浓度对化学反应速率的影响 求反应级数 速率系数 按下表各溶液用量进行实验 室温 实 验 编 号 0 20 mol L NH4 2S2O810 05 02 5010 010 0 0 20 mol L KI10 010 010 05 02 50 0 010 mol L Na2S2O33 03 03 03 03 0 0 4 淀粉溶液1 01 01 01 01 0 0 20 mol L KNO30007 5015 0 试剂用量 mL 0 20 mol L NH4 2SO405 07 5000 NH4 2S2O8 KI 混合液中反应的 起始始浓度 mol LNa2S2O3 反应时间 t s S2O82 的浓度变化 mol L 2 82O S c 反应速率 r 注意 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 KI Na2S2O3 淀粉 KNO3 NH4 2SO4 混合均匀后 将 NH4 2S2O8溶液迅速倒入上述混合液中 同时启动秒表 并且 搅拌 溶液刚出现蓝色立即按停秒表 问题 反应液中为什么加入 KNO3 NH4 2SO4 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 问题 取 NH4 2S2O8试剂量筒没有专用 对实验有何影响 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 问题 NH4 2S2O8缓慢加入 KI 等混合溶液中 对实验有何影响 答 不能保证 NH4 2S2O8的初始浓度 测得的反应速率减慢 2 温度对化学反应速率的影响 温度对化学反应速率的影响 按上表实验 的药品用量 分别做低于室温 10 高于室温 10 其它操 作步骤同实验 1 实 验 编 号 反应温度 t 反应时间 t s 反应速率 r 注意 实验低于或高于室温对反应速率的影响时 KI Na2S2O3 淀粉 KNO3 NH4 2SO4混合液和 NH4 2S2O8溶液要分别冷却或加热 温度计必须 分开 不能搞混 反应时也要保持混合前的温度 3 催化剂对化学反应速率的影响 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 五 数据处理五 数据处理 1 反应级数和反应速率常数的计算 反应级数和反应速率常数的计算 n I m OS ckcr 2 82 两边取对数 kcncmr IOS lglglglg 2 82 当不变 实验 时 以对作图 得直线 斜率为 I cvlg 2 82 lg OS c m 同理 当不变 实验 时 以对作图 得 n 此 2 82O S crlg I clg 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 rlg 2 82 lg OS c I clg M N 反应速率常数 k 2 反应活化能的计算 反应活化能的计算 RT E Ak a 30 2 lg 测出不同温度下的 k 值 以对作图 得直线 斜率为 可求klg T 1 R Ea 30 2 出反