化学反应速率及活化能的测定试验报告

1、化学反应速率及活化能的测定实验报告 1.概述 化学反应速率用符号J或己表示，其定义为： J=dE/dt(3-1) 己为反应进度，单位是mol,t为时间，单位是So所以单位时间的反应进度即为反应速率。 1 dE=vBdnB(3-2) 将式(3-2)代入式(3-1)得： J=v-1BdnB/dt 式中nB 为物质B的物质的量，dnJdt是物质B的物质的量对时间的变化率，VB为物质B的化学计量数(对反应物VB取负值，产物VB取正值)，反应速率J总为正值。J的单位是mol-s-10 了表示平均反应速率，它表示单位时间内平均反应进度口 J=VgAnB/At DA 根据质量作用定律，若A与B按下式反应：

2、aA+bB-cC+dD 其反应速率方程为： J=kca(A)Cb(B) k为反应速率常数。 a+b=n n为反应级数。n=1称为一级反应，n=2为二级反应，三级反应较少。反应级数有时不能从方程式判定，如： 2HI一 12 十佳 看起来是二级反应。实际上是一级反应，因为 HI-H+I(慢) HI+FHH2+I（快） I+I-I2（快） 反应决定于第一步慢反应，是一级反应。从上述可知，反应级数应由实验测定。 反应速率的测定 测定反应速率的方法很多，可直接分析反应物或产物浓度的变化，也可利用反应前后颜色的改变、导电性的变化等来测定，如： CoCl（呵）J*+HLCo（N/）区。产+CT （紫色）（粉

3、红色） 可通过分析溶液中C离子浓度的增加，确定反应速率，也可利用反应物和产物颜色不同，所导致的光学性质的差异进行测定。从上式还可以看到，反应前后离子个数和离子电荷数都有所改变，溶液的导电性有变化，所以也可用导电性的改变测定反应速率。概括地说，任何性质只要它与反应物（或产物）的浓度有函数关系，便可用来测定反应速率。但对于反应速率很快的 反应，如T1在10%以下的反应，其速率的测量需用特殊的方法， 本实验测定（NH）2&Q（过二硫酸俊）和KI反应的速率是利用一个 记时反应测定反应物,浓度变化来确定。 在水溶液中，（NH）24Q和KI发生以下反应： SQ：+3Tf2SO：（1） 这个反应的平

4、均反应速率可用下式表示 Yc（S3O3）电代 ci 丁一一kc0）c（I） 式中c（0O；）为At时间内第。；,浓度的变化，为了测定这个变化，在将 (NH)2SO溶液和KI溶液混合时，同时加入一定体积的已知浓度的 Na&O 溶液和淀粉溶液。当SQ；离子与r离子反应产生I,离子时，它立即与易。青 反应： 2s?oqfsy+3r(2) 反应比反应(1)速率快，所以反应CO生成的与与与。发的作用瞬时完成，生成无色的s43-和1一口当之用尽，生成的撒量写与淀粉作用，便 溶液呈蓝色.从上述两个反应式可以看出， 在反应中向。 机浓度的改变量为马。 ；一浓度变化的一半，即： Ac(SQ3=A(SQ；

5、)/2 记录从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间Ato由于在At时间内 全部反应，由它的起始浓度可求出(留。；，)，进一步可计算出 c&货)和k 对520r与 L 反应的速率方程两边取对数得二 lgT-algc(SQ：)/c*+bigc(I)/c*+坨k 式中，k代表量k的数值。 当c(L)保持不变，改变亡(&OQ,以 1g对坨R(s3o=)/*作图，可得一直线，斜率为当保持cCs2op不变，改变CT),以对坨)/作图，可求出bo肝口b为己细,由 可求得反应速率常数k 根据阿伦尼乌斯公式： 若测出不同温度时的k值，以lgkl对g作图，得到一条直线.直线的斜 率等于一E/2.30

6、3R,通过计算求出活化能巳 2 .实验目的 (1)掌握浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。 (2)测定过二硫酸俊与碘化钾反应的反应速率，并计算反应级数、反应速率常数及反应的活化能。 (3)初步练习用计算机进行数据处理。 3 .实验内容 (1)实验浓度对化学反应速率的影响 在室温下， 取3个量筒分别量取20ml0.20molL-1KI溶液、8.0ml0.010mol-L-1NazSO溶液和4.0mL0.2%淀粉溶液，均加到150mL 烧杯中，混合均匀。再用另一个量筒取20mL0.20mol-L-1(NH)2S2O8溶液，快速加到烧杯中，同时开动秒表，并不断搅拌。当溶液刚出现蓝色时，立即停秒表

7、，记下时间及室温。 用同样的方法按照表3-1中的用量进行另外4次实验。为了使每次实验中的溶液的离子强度和总体积保持不变，不足的量分别用0.20molL-1KNO液和0.20molL-1(NH4)2SO溶液补足。lg(k)=1gA- 瓦 2303RT 表3-1不同浓度时平均反应速率 实验序号 I 口 III IV V 反应温度安 试剂的用量/RL 0.20mol0.20mol- -L L- -1 1C CBH4BH4) )吸溶 液 2020 1010 S.S.D D 2020 2020 0.20mol0.20mol。7 7 肛溶液 2020 2020 2020 1010 5.05.0 O.OlO

8、malO.OlOmal匚+个 S?SS?S 溶液 B.B.0 0 3.3.U U 3.3.0 0 3.3.0 0 S.0S.0 0.0.2 2X 淀粉溶液 4.4.0 0 4.4.3 3 4.4.0 0 4.4.0 0 Q,2QmoEQ,2QmoE- -广 1 1 腕 3 3 溶液 0 0 0 0 0 0 1010 1515 0 00rnol0rnol- -L L( (NH4NH4) )。4 4 溶液 0 0 1010 1515 0 0 0 0 反应物的起始侬度/Eftl/EftlLL （叫、2 2 208208 溶液 虹溶液 溶液 反囤时间占 VsVs 与。子的饱度变化也”号 2 2 西-）

9、】/ - -Ac(SAc(S3 3Og)Og)11 1 平均反应速度 J J3 3- - -S ST T tt 用表中实验I,H,田的数据作图求出a,用实验I,IV,V的数据 作图求出b,然后再计算出反应速率常数k0 （2）温度对化学反应速率的影响 按表3-1实验IV中的用量，把KI,NaSO,KNO和淀粉的混合溶液加到150mL烧杯中，把（NH）2&Q溶液加到另一个烧杯中，并将两个烧杯放入冰水浴中冷却。等烧杯中的溶液都冷到OC时，把（NH）24Q溶液加到KI混合溶液中，同时开动秒表，并不断搅拌，当溶液刚出现蓝色时，记下反应时间。 在10C,20c和30c的条件下， 重复上述实验。 将

10、结果填于表3-2中。 用表3.2的数据，以lgk对1/T作图，求出反应（1）的活化能。 表3-2不同温度时平均反应速率 实验序号 I II ni IV 反应温度/七 反应时间八 平均反灰速率- -L L- -1 1 s s- -1 1 (3)催化剂对反应速率的影响 在150mL烧 杯 中 加 入10mL0.20mol-L-1KI溶 液 ，4.0mL淀 粉 溶 液 ，8.0mL0.010molL-1NazSQ溶 液 和10mL0.20molL-1KNO溶 液 ， 再 力 口 入1滴0.02molL-1Cu(NO)2溶液。搅拌均匀，然后迅速加入20mL0.20molL-1(NH)282c8溶液，搅拌，记下反应时间，并与前面不加催化剂的实验进行比较。 4.思考题 (1)通过上述实验总结温度、浓度、催化剂对反应速率的影响。 (2)上述反应中，溶液出现蓝色是否反应终止？ 另外，实验数据的处理，除了用方格纸作图并进行计算外，还可以利用计算机进行数据处理。计算机处理实验数据的程序及使用说明如下： 帮助文件 使用说明： 1 .打开与选择菜单 (1)按F10键即可激活顶层菜单，然后使用方向键(一，一)选择顶层菜单项，按回车(Enter)键即可打开所选择的菜单。 使用热键(Alt十菜单上加亮的字母)即可快速地打开该字母所对应的菜单。 (2)打开菜单后即可使用方向键(T,J)选择菜单项，选中后