工程化学试验

1、实验一化学反应热的测定一？实验目的1 .掌握量热计热容的测定方法。2 .掌握测定反应热的方法。3 .学会作图处理数据的方法。二？基本原理在一个孤立体系中，如果反应没有气体参加或气体产生，两种物质的溶液混合反应产生的热效应称为反应热。反应热则反映在溶液温度的变化。当反应放热时，体系的温度则升高；当反应是吸热时，体系的温度则下降。本实验通过锌粉和硫酸铜溶液的反应测定反应热，反应如下：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu+Q这个反应是放热反应。每摩尔锌置换铜离子时所放出的热量就是这个反应的反应热，通过溶液的比热和反应过程中溶液的温升的测定进行计算，可以求得它的反应热。计算公式如下：Q溶=ATsVd(1

2、)1式中，Q溶-反应热(kJmol)T-温差(K)cs-溶液的比热容(Jg-1K-1)V-CuSO4的溶液体积(mL)d-溶液的密度(gmL-1)设反应前溶液中CuSO4物质的量为nmolL-1则反应的摩尔始变以kJmol-1计，则ArHm=ATCsVd/1000n(2)设反应前后溶液的体积不变，则n=c(CuSO4)V/1000若不考虑热量计的热容，则(2)式可写为：ArHm=ATsd/c(CuSO4)在标准状态下上反应的标准始变的理论值为：OQ1AHm=-218.66KJmol1-温度计2-环形搅棒3-塞子4-保温图4-2量热计图4-3反应摩尔始测定时温度随时间的变化三、主要试剂与仪器试剂

3、：CuSO4固体，Zn粉（分析纯）。仪器：量热计，台称，温度计（-5+50C）O四、实验步骤1、0.20molL-1硫酸铜溶液的配制在台秤上称取约12.5gCuSQ5H2O晶体，并将它倒入250mL烧杯中，力口入少量蒸储水，用玻璃棒搅拌，待硫酸铜完全溶解后，将此溶液转移至250mL容量瓶中，再用少量蒸储水淋洗烧杯和玻璃棒2-3次，洗涤溶液也一并注入容量瓶中，最后加蒸储水稀释至刻度，摇匀。2、反应热的测定用台秤称取2.0g锌粉。用量筒准确量取100.0mL0.20molL-1CuSO4溶液放入量热计（保温杯）中，塞好插有温度计和搅拌棒的瓶塞，调节温度计和搅拌棒的高度，使温度计的水银球全部浸入溶液

4、中，但又不与搅拌棒和杯壁接触，轻摇保温杯，记录溶液的起始温度，每隔30s记录一次温度，至溶液与量热器达到温度平衡，温度保持恒定（约3分钟），打开塞子，迅速向溶液中加入2.0g锌粉，立即盖好盖子，迅速摇动，使锌粉与硫酸铜充分反应，并继续每隔30s记录一次温度，至温度上升到最高值后再继续每隔30s测一次温度，至少持续5分钟五、实验数据记录和处理1、数据记录时间t/s温度T/C2、数据处理以时间对温度作图，外推得最高温度T2,求得温升AT,见图2。按计算公式(2)求得反应摩尔始变AHm。反应后溶液的比热容可近似的用水的比热容(c(H2O)=4.18Jg-1K-1)来代替。反应后溶液的密度d可近似用室

5、温时0.20molL-1CuSO4溶液的密度AHm=ATCs-d/c(CuSO4)六、思考题1 .造成分析实验误差的主要原因。2 .为什么要用图解法求出温度变化的最大值?3 .在温度一时间曲线里，系统温度达最高后，曲线为什么向下倾斜？4 .对本人的实验结果进行讨论。实验二化学反应速度、反应级数和活化能的测定一、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H2O2与KI反应的速率、反应级数、速率和反应的活化能。二、实验原理在水溶液中及醋酸条件下，H2O2与碘化钾发生如下反应：2H+H2O2+3I-=2H2O+If(aq)(1)这个反应的平均反应速率为：vv3,t式中：V-反应

6、的平均速率为了能测出反应在t时间内I3-浓度的改变量，需要在混合H2O2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。再从(1)和(2)反应对比，则得：一-2一，皿二晋J记录从反应开始到溶液出现蓝色的时间Al由于在At的时间内S2O

7、32一全部耗尽，所以由Na2s2O3的初始浓度可以求出A口，从而求得.一-2.S2O3vTT/：t=2t从反应速率表示式v=kImH2O2nHa可看出，当温度保持不变时，H2O2,H+也保持不变时，v=kIm。即v与I-的m次方成正比，两边取对数得：(lgv=mlgI1gk以1gv对1gI-作图，可得一直线，斜率为m。实验证明，kI与H2O2反应的速率方程为：v=kKImH2O2n求出m后，可由k=v/KImH2021n算出反应速率常数k0只要知道不同反应温度Ti和T2时ki和k2,就可由下式求出反应的活化能Ea：Ea=2.303R(TH1g®T2-Tiki三、主要试剂及仪器试剂:N

8、a2s203(2.410-3molL-1)淀粉溶液，KI(0.10molL-1),HAc(1.01. 11、molL),CuS04(0.01molL),H2O2(0.2molL.)。仪器：恒温水浴锅，烧杯，量筒，秒表，温度计，玻璃棒或电磁搅拌器。四、实验步骤1 .浓度对化学反应速率的影响，求反应级数、速率系数在室温下，用两个量筒分别取10mL0.10molL-1KI溶液，5mL2.4X0-3molL-1Na2s2O3,放入50mL小烧杯中,加入1.0molL-1HAc溶液1滴,混合均匀。再用另一量筒取5mL0.2molL-1H2O2溶液，快速倒入小烧杯中，同时开动秒表，并不断搅拌。当溶液出现蓝

9、色时，立即停表，记录所需时间及室温。用同样方法，按照表1的用量进行另外四次实验，为使每次实验的总体积保持不变，加入指定量的蒸储水。利用不同浓度KI溶液，测得不同的v值，填入表1中。并以lgv对lgI-作图，由该图的斜率可求出m值，再算出各实验的反应速率常数k,将结果填入表1中。表1:浓度对反应速率的影响室温c实验编号12345试剂用事/mL0.10molL-1KI10.08.06.04.02.02.410-3molL-1Na2s2O35.05.05.05.05.0一一-1一0.20molL1H2O25.05.05.05.05.01.0molL-1HAc1滴1滴1滴1滴1滴蒸储水0.02.04.

10、06.08.0混合液中反应的起始浓度molL-1KIH2O2Na2s2O3反应时间t/sS2O32的浓度变化AS2O32/molL1平均反应速率一一2fv-231/molL1s12AtlgvlgI-m反应速率常数k=v/KImH2O22.温度对化学反应速率的影响按上表实验1实验序号3的药品用量，把KI,Na2s2O3和HAc加入小烧杯中，把H2O2加入量筒中，然后把它们同时放入热水浴中加热升温。待所测试温度恒定在高于室温10c时，把量筒中H2O2溶液快速加入到小烧杯中，同时开动秒表，不断搅拌，当溶液刚出现蓝色时，立即停表，记录所需时间。在高于室温20C的条件下，重复以上实验。求出不同温度时的反

11、应速率及速率常数，用任意两个温度下的K值，求出该反应的活化能。填入表2。表2:温度对反应速率的影响反应温度室温室温+10C室温+20C反应时间t/s2v=2-/molL-1s-12Atk=v/KImH2O2活化能Ea=2.303R（J"2一）心T2-T1k13.催化剂对化学反应速率的影响Cu2+可以加快KI与H2O2反应的反应速率。按照表1实验序号3的用量，把KI,Na2s2O3,和HAc溶液加入小烧杯中,再加入1滴0.01molL-1CuSO4的溶液,摇匀；然后把量筒中H2O2溶液快速加入到小烧杯中，同时开动秒表，不断搅拌，当溶液刚出现蓝色时，立即停表，记录所需时间。加入2滴0.01molL-1CuSO4的溶液，重复以上实验。计算反应速率填入表3中。并与表1中实验序号3的