化学反应速率与活化能的测定实验报告

1 化学反应速率与活化能的测定实验报告化学反应速率与活化能的测定实验报告 姓名姓名 班级班级 试验时间试验时间 第第 室室 号位号位 指导教师指导教师 实验目的实验目的 1 1 了解浓度 温度及催化剂对化学反应速率的影响 了解浓度 温度及催化剂对化学反应速率的影响 2 2 测定 测定 NHNH4 4 2 2S S2 2O O8 8与与 KIKI 反应的速率 反应级数 速率系数和反应的活化能 反应的速率 反应级数 速率系数和反应的活化能 实验原理实验原理 NHNH4 4 2 2S S2 2O O8 8和和 KIKI 在水溶液中发生如下反应 在水溶液中发生如下反应 S S2 2O O8 82 2 aq aq 3I3I aq aq 2SO2SO4 42 2 aq aq I I3 3 aq aq 1 1 这个反应的平均反应速率为这个反应的平均反应速率为 v 2 28 S O c t A A 2 28 S O I kcc A 式中 式中 反应的平均反应速率 反应的平均反应速率 v 时间内时间内的浓度变化 的浓度变化 2 28 S O c AtA 2 28S O 的起始浓度 的起始浓度 2 28 S O c I c 2 28S O I 该反应的速率系数 该反应的速率系数 k 反应物反应物 的反应级数 的反应级数 为该反应的总级数 为该反应的总级数 2 28S O I 为了测出在一定时间 为了测出在一定时间 内 内 S S2 2O O8 82 2 的浓度变化 在混合的浓度变化 在混合 NH NH4 4 2 2S S2 2O O8 8和和 KIKI 溶液的同时 溶液的同时 tA 加入一定体积的已知浓度的加入一定体积的已知浓度的 NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液和淀粉 这样在反应 溶液和淀粉 这样在反应 1 1 进行的同时 还有以下反 进行的同时 还有以下反 应发生 应发生 2S2S2 2O O3 32 2 aq aq I I3 3 aq aq S S4 4O O6 62 2 aq aq 3I3I aq aq 2 2 由于反应 由于反应 2 2 的速率比反应 的速率比反应 1 1 的大得多 由反应 的大得多 由反应 1 1 生成的 生成的 I I3 3 会立即与 会立即与 S S2 2O O3 32 2 反应生成反应生成 无色的无色的 S S4 4O O6 62 2 和和 I I 这就是说 在反应开始的一段时间内 溶液呈无色 但当 这就是说 在反应开始的一段时间内 溶液呈无色 但当 NaNa2 2S S2 2O O3 3一旦耗一旦耗 尽 由反应 尽 由反应 1 1 生成的微量 生成的微量 I I3 3 就会立即与淀粉作用 使溶液呈蓝色 就会立即与淀粉作用 使溶液呈蓝色 由反应 由反应 1 1 和 和 2 2 的关系可以看出 每消耗 的关系可以看出 每消耗 1mol1mol S S2 2O O8 82 2 就要消耗就要消耗 2 2 molmol 的的 S S2 2O O3 32 2 即 即 S S2 2O O8 82 2 S S2 2O O3 32 2 cA 1 2 cA 由于在由于在时间内 时间内 S S2 2O O3 32 2 已全部耗尽 所以已全部耗尽 所以 S S2 2O O3 32 2 实际上就是反应开始时 实际上就是反应开始时 NaNa2 2S S2 2O O3 3tAcA 的浓度 即的浓度 即 S S2 2O O3 32 2 S S2 2O O3 32 2 cA0c 这里的这里的 S S2 2O O3 32 2 为 为 NaNa2 2S S2 2O O3 3的起始浓度 在本实验中 由于每份混合液中的起始浓度 在本实验中 由于每份混合液中 NaNa2 2S S2 2O O3 3的的0c 起始浓度都相同 因而起始浓度都相同 因而 S S2 2O O3 32 2 也是相同的 这样 只要记下从反应开始到出现蓝色所需 也是相同的 这样 只要记下从反应开始到出现蓝色所需cA 要的时间 要的时间 就可以算出一定温度下该反应的平均反应速率 就可以算出一定温度下该反应的平均反应速率 tA v 2 28 c S O t A A 2 23 2 c S O t A A 0 2 23 2 c S O t A 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 和和 进而求 进而求 2 得反应的总级数 得反应的总级数 再由 再由求出反应的速率系数求出反应的速率系数 2 28 v k cS OcI A k 由由 ArrheniusArrhenius 方程得方程得 lg 2 303 a E kA RT 式中 式中 反应的活化能 反应的活化能 a E 摩尔气体常数 摩尔气体常数 8 3148 314 J molJ mol 1 1 K K 1 1 RR 热力学温度热力学温度T 求出不同温度时的求出不同温度时的值后 以值后 以对对作图 可得一直线 由直线的斜率作图 可得一直线 由直线的斜率k lg k 1 T 可求得反应的活化能可求得反应的活化能 2 303 a E R a E CuCu2 2 可以加快 可以加快 NH NH4 4 2 2S S2 2O O8 8与与 KIKI 反应的速率 反应的速率 CuCu2 2 的加入量不同 加快的反应速率也不同 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 药品及材料 仪器 恒温水浴一台 烧杯 仪器 恒温水浴一台 烧杯 50ml50ml 5 5 个 标上个 标上 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 量筒 量筒 10ml4 10ml4 个 分别贴个 分别贴 上上 0 2mol L0 2mol L 1 1 NH NH4 4 2 2S S2 2O O8 8 0 2mol L0 2mol L 1 1KIKI 0 2mol L0 2mol L 1 1KNOKNO3 3 0 2mol L0 2mol L 1 1 NH NH4 4 2 2SOSO4 4 5ml5ml 2 2 个 个 分别贴上分别贴上 0 050 05 mol Lmol L 1 1NaNa2 2S S2 2O O3 3 0 20 2 淀粉 淀粉 秒表 秒表 1 1 块 玻璃棒或电磁搅拌器 块 玻璃棒或电磁搅拌器 药品 药品 NH NH4 4 2 2S S2 2O O8 8 0 2mol L0 2mol L 1 1 KIKI 0 2mol L0 2mol L 1 1 NaNa2 2S S2 2O O3 3 0 05mol L0 05mol L 1 1 KNOKNO3 3 0 2mol L0 2mol L 1 1 NH NH4 4 2 2SOSO4 4 0 2mol L0 2mol L 1 1 淀粉溶液 淀粉溶液 0 20 2 Cu NOCu NO3 3 2 2 0 02mol L0 02mol L 1 1 实验步骤实验步骤 1 浓度对反应速率的影响 求反应级数 速率系数浓度对反应速率的影响 求反应级数 速率系数 在室温下 按表在室温下 按表 1 1 所列各反应物用量 用量筒准确量取各各试剂 除所列各反应物用量 用量筒准确量取各各试剂 除 0 2mol L0 2mol L 1 1 NH NH4 4 2 2S S2 2O O8 8溶溶 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 2mol L0 2mol L 1 1 NH NH4 4 2 2S S2 2O O8 8溶液时 立溶液时 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 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 等溶液变蓝时 停止计时 记下时间停止计时 记下时间和室温 和室温 tA 计算每次实验的反应速率计算每次实验的反应速率 并填入表 并填入表 1 1 中 中 v 表表 1 1 浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响 室温 室温 15 15 实验编号实验编号 1 12 23 34 45 5 V NHV NH4 4 2 2S S2 2O O8 8 mL mL10105 52 52 510101010 V KI mLV KI mL1010101010105 52 52 5 V NaV Na2 2S S2 2O O3 3 mL mL3 33 33 33 33 3 V KNOV KNO3 3 mL mL5 57 57 5 V NHV NH4 4 2 2SOSO4 4 mL mL5 57 57 5 V V 淀粉溶液淀粉溶液 mL mL 1 11 11 11 11 1 3 C C0 0 S S2 2O O8 82 2 mol L mol L 1 1 C C0 0 I I mol L mol L 1 1 C C0 0 S S2 2O O3 32 2 mol L mol L 1 1 t s t s C S C S2 2O O3 32 2 mol L mol L 1 1 v v mol Lmol L 1 1 s s 1 1 k mol Lk mol L 1 1 1 1 s s 1 1 用表用表 1 1 中实验中实验 1 1 2 2 3 3 的数据 依据初始速率法求的数据 依据初始速率法求 用实验 用实验 1 1 4 4 5 5 的数据 求出的数据 求出 再求出 再求出 再由公式 再由公式求出各实验的求出各实验的 填表 填表 2 28 v k cS OcI A k 2 温度对反应速率的影响 求活化能温度对反应速率的影响 求活化能 按表按表 1 1 中实验中实验 1 1 的试剂用量分别在高于室温的试剂用量分别在高于室温 5 5 10 10 和和 15 15 的温度下进行实验 这样就的温度下进行实验 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 果填入表果填入表 2 2 中 中 表表 2 2 温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响 实验编号实验编号 T KT K t s t s v mol Lv mol L 1 1 s s 1 1 k mol Lk mol L 1 1 1 1 s s 1 1 lg lg k k K K 1 1 1 T 1 1 6 6 7 7 8 8 4 利用表利用表 2 2 中各次实验的中各次实验的和和 T T 作 作lg lg k k T T 1 1图 求出直线的斜率 进而求出反应 图 求出直线的斜率 进而求出反应 1 1 k 的活化能的活化能 a E 3 催化剂对反应速率的影响催化剂对反应速率的影响 在室温下 按表在室温下 按表 1 1 中实验中实验 1 1 的试剂用量 再分别加入的试剂用量 再分别加入 1 1 滴 滴 5 5 滴 滴 1010 滴滴 0 02mol L0 02mol L 1 1Cu NO Cu NO3 3 2 2溶液溶液 为使总体积和离子强度一致 不足为使总体积和离子强度一致 不足 1010 滴的用滴的用 0 2mol L0 2mol L 1 1 NH NH4 4 2 2SOSO4 4溶液补充溶液补充 表表 3 3 催化剂对反应速率的影响催化剂对反应速率的影响 实验编号实验编号 9 910101111 加入加入 Cu NOCu NO3 3 2 2溶液溶液 0 02mol L 0 02mol L 1 1 的滴数的滴数 1 15 51010 反应时间反应时间t sA 反