基础化学实验I

1、基础化学实验I基础化学实验基础化学实验(I I)教材：基础化学实验（徐伟亮主编）教材：基础化学实验（徐伟亮主编）化学反应速率与反应活化能的测定化学反应速率与反应活化能的测定一、实验目的一、实验目的二、实验原理二、实验原理三、仪器与试剂三、仪器与试剂四、实验步骤四、实验步骤五、注意事项五、注意事项六、数据处理六、数据处理七、思考题七、思考题一、实验目的一、实验目的了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响 加深对活化能的理解，练习根据实验数据作图方法加深对活化能的理解，练习根据实验数据作图方法 练习在水浴中保持恒温的操作。练习在水浴中保持恒温的操作。 测定过二硫

2、酸钾与碘化钾的反应速率，并求算一定温度测定过二硫酸钾与碘化钾的反应速率，并求算一定温度下的反应速率常数下的反应速率常数二、实验原理二、实验原理化学反应速率是指在一定条件下单位时间内的化学反应进度化学反应速率是指在一定条件下单位时间内的化学反应进度 影响化学反应速率的因素有影响化学反应速率的因素有 反应物本质、反应物本质、 反应物浓度、反应物浓度、 反应温度、反应温度、 催化剂等催化剂等 =d d t=1 Bd nBd t. 对于反应对于反应 a A + b B = c C 化学反应速率随反应物浓度增大而增大化学反应速率随反应物浓度增大而增大 V = k cmA cnBV 该反应条件下的瞬时速率

3、。该反应条件下的瞬时速率。cA，cB 为反应物为反应物A、B的浓度的浓度(mol/L-1)K 反应速率常数反应速率常数m+n 反应级数反应级数二、实验原理二、实验原理 温度对化学反应的影响特别显著，温度对化学反应的影响特别显著， T 每升高每升高10 K，反应，反应速率增加速率增加 2-3倍倍(范特霍夫规则范特霍夫规则)。反应速率常数和温度之间。反应速率常数和温度之间的定量关系为的定量关系为二、实验原理二、实验原理.lg k =Ea2.303RT+ lg Ak： 反应速率常数反应速率常数Ea： 反应活化能。反应活化能。R ：摩尔气体常数：摩尔气体常数T: 热力学温度热力学温度A： 常数，称为常

4、数，称为“指前因子指前因子”S2O82- + 3I- 2SO42- + I3- (1)V = k cm (S2O82- )cn (I- )V 反应速率反应速率cm (S2O82- )、cn (I- ) 反应物浓度反应物浓度由于本实验在由于本实验在t 时间内反应物浓度的变化很小，时间内反应物浓度的变化很小，所以可以用平均速率代替起始速率所以可以用平均速率代替起始速率V = = k cm (S2O82- )cn (I- ) (2)二、实验原理二、实验原理 Cm (S2O82- ) t 为了能测定在一定时间为了能测定在一定时间t内的内的 c(S2O82- )，在混合，在混合K2S2O8 和和KI溶液

5、时，同时加入一定体积的已知浓度并含有淀粉的溶液时，同时加入一定体积的已知浓度并含有淀粉的K2S2O3溶液，这样在反应溶液，这样在反应(1)进行的同时也进行着如下反应：进行的同时也进行着如下反应： S2O32- + I3- S4O62- + 3I- （3）反应反应(3)进行地非常快，几乎进行地非常快，几乎 瞬时完成；反应瞬时完成；反应(1)却慢地多，由反应却慢地多，由反应(1)生成的生成的I3-立刻与立刻与S2O32- 作用，生成了无色的作用，生成了无色的S4O62- 和和I- 。二、实验原理二、实验原理 在开始一段时间内，看不到碘与淀粉作用而显示出的蓝色。一在开始一段时间内，看不到碘与淀粉作用

6、而显示出的蓝色。一旦旦Na2S2O3耗尽，由反应耗尽，由反应(1)继续生成的继续生成的I3- 立即与淀粉作用，使溶液立即与淀粉作用，使溶液变蓝色。所以，变蓝色。所以， c(S2O32- )的绝对值的绝对值实际上就是反应开始时实际上就是反应开始时Na2S2O3的浓度。的浓度。 通过通过 (1)和和(3)式可以看出，式可以看出， c(S2O82- )减少量总是等于减少量总是等于c(S2O32- )减减少量的一半。利用少量的一半。利用(2)式即可求出反应平均速率。根据反应物浓度，式即可求出反应平均速率。根据反应物浓度，通过通过(2)式还可以求出反应级数。式还可以求出反应级数。 以上求得的是平均反应速

7、率，其真实的反应速率必须用作图法以上求得的是平均反应速率，其真实的反应速率必须用作图法求得，它是反应物浓度求得，它是反应物浓度(或生成物浓度或生成物浓度)和时间关系曲线上切线的斜率。和时间关系曲线上切线的斜率。二、实验原理二、实验原理三、仪器与试剂三、仪器与试剂仪器：烧杯；量筒；秒表；温度计；恒温水浴。仪器：烧杯；量筒；秒表；温度计；恒温水浴。试剂：试剂：K2S2O8(0.10 mol/L); KI (0.20 mol/L) ;Na2S2O3(0.20 mol/L) ; KNO3(0.20 mol/L) ; K2SO4(0.10 mol/L) ; Cu(NO3)2 (0.20 mol/L) ;

8、 淀粉溶液淀粉溶液 (0.2%)KINa2S2O3淀粉淀粉混合均匀混合均匀总体积不变总体积不变KNO3或或(NH4)2SO4(NH4)2S2O8迅迅速速不断搅动不断搅动立即立即计时计时至蓝色至蓝色四、实验内容四、实验内容室温下，用量筒准确量取室温下，用量筒准确量取KI (0.20 mol/L) 20.0 mL，0.2%的淀粉溶液的淀粉溶液4.0mL，0.01 mol/LNa2S2O3溶液溶液8 mL，于，于250 mL烧杯中混匀。烧杯中混匀。用量筒准确量取用量筒准确量取 0.10 mol/LK2S2O8溶液溶液20.0mL，迅速倒，迅速倒入烧杯中，并同时按秒表，记录反应时间和室温。入烧杯中，并

9、同时按秒表，记录反应时间和室温。用同样的方法按照表用同样的方法按照表1进行标号进行标号2-5实验。为了使溶液的实验。为了使溶液的离子强度和总体积不变，所以减少的离子强度和总体积不变，所以减少的KI或或K2S2O8的用量的用量分别用分别用0.20 mol/LKNO3和和0.10 mol/L K2SO4来补充。来补充。四、实验步骤四、实验步骤1. 浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响表表 1 反应物浓度对反应速度的影响反应物浓度对反应速度的影响搅拌搅拌(NH4)2S2O820.0mL迅速迅速加入加入加热加热记记录录温温度度时时间间比室温高比室温高10K及及20K条件下，重复表条件下，重

10、复表1编号编号4实验实验实验实验4用量前用量前四种混合四种混合 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四、实验步骤四、实验步骤表表 2 温度对化学反应的影响温度对化学反应的影响按表按表1实验实验4操操作作2滴滴Cu(NO3)2搅拌搅拌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搅拌搅拌计时计时(NH4)2S2O820.0mL迅速迅速加入加入五、注意事项五、注意事项 注意注意K2S2O8溶液必须最后加入，加入后立即计时。溶液必须最后加入，加入后立即计时。 实验实验2测定温度对反应速率的影响时测定温度对反应速率的影响时KI等混合溶液与等混合溶液与K2S2O8溶液应处于

11、同一温度，再混合计时。溶液应处于同一温度，再混合计时。六、数据处理及结果计算六、数据处理及结果计算两边取对数：两边取对数：lg = mlg S2O82- +lgk +nlg I- I-不变，改变不变，改变S2O82-1、求解反应级数、求解反应级数m、n作图法作图法=k S2O82-m.I-nlg = nlg I- +Blg = mlg S2O82- +AS2O82-不变不变 ，改变，改变I-编号编号1、2、3编号编号1、4、54、6、7实验数据代入即可的实验数据代入即可的Ea平均值平均值七、思考题七、思考题根据化学反应方程式能否确定反应级数？根据化学反应方程式能否确定反应级数？若不用若不用S2O82-，而用，而用I-或或I3-的浓度变化来表示反应速度，则反应的浓度变化来表示反应速度，则反应速率常数速率常数k是否一样？是否一样？ 实验中为什么可以由反应溶液出现蓝色的时间长短来计算反应实验中为什么可以由反应溶液出现蓝色的时间长短来计算反应速率？反应