甲酸氧化反应动力学的测定实验报告课程名称:大学化学实验P指导老师:成绩:__________________实验名称:甲酸氧化反应动力学的测定实验类型:同组学生姓名:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、实验材料与试剂(必填)四、实验器材与仪器(必填)五、操作方法和实验步骤(必填)六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析(必填)八、讨论、心得一、实验目的1.用电动势法测定甲酸被溴氧化的反应动力学;2.了解化学动力学实验和数据处理的一般方法;3.加深理解反应速率方程、反应级数、速率系数、活化能等重要概念和一级反应动力学的特点、规律。二、实验原理甲酸被溴氧化的计量方程:HCOO-+Br2=CO2+H++2Br-对该反应,除反应物外,[Br-]和[H+]对反应速率也有影响,严格的速率方程非常复杂。在实验中,当使Br-和H+过量、保持其浓度在反应方程中近似不变时,则反应速率方程式可写成mn-d[Br2]/dt=k[HCOOH][Br2](1)如果初始的[HCOOH]比[Br2]大得多,可认为在反应过程中[HCOOH]保持不变,这时n-d[Br2]/dt=k/[Br2](2)m/=式中,kk[HCOOH]。因此,只要实验测得[Br2]随时间t变化的函数关系,即可确定反应级数n和速率系数k/如果在同一温度下,用两种不同浓度的HCOOH分别进行测定,则可得两个k/值。mk/1=k[HCOOH]1(3)mk/2=k[HCOOH]2(4)联立求解式(3)和式(4),即可求出反应级数m和速率系数k。本实验采用电动势法跟踪[Br2]随时间的变化,以饱和甘汞电极(或银|氯化银电极)和放在含Br2和Br-反应溶液中的铂电极组成如下电池(-)Hg,Hg2Cl2()|KCl-||Br-,Br2|Pt(+)该电池的电动势是(RT/2F)(ln[Br2]/[Br-]2)–E甘汞(5)当[Br-]很大时,在反应过程中[Br-]可认为保持不变,式(5)可写成E=常数+(RT/2F)(ln[Br2])(6)若甲酸氧化反应对Br2为一级,则-d[Br2]/dt=k/[Br2](7)积分,得ln[Br2]=常数-k/t(8)将式(8)代入式(6),得E=EBr2/Br-nE=常数(-RT/2F)k/t(9)因此,以E对t作图,如果得到的是直线,则证实上述反应对Br2为一级,并可以从直线的斜率求得k/=-(2F/RT)(dE/dt)上述电池的电动势约为0.8V,而反应过程电动势的变化只有30mV左右。当用自动记录仪测量电势变化时,为了提高测量精度而采用图1的接线法。为了提高测量精度,用一恒定的电势对消掉一部分电动势,甲酸氧化反应装置示于图2。图1测电池电动势变化的接线图图2甲酸氧化反应装置示意图1.甘汞电极;2、铂电极;3、橡皮塞;4、恒温杯;5、电磁搅拌棒三、实验仪器与试剂仪器:某WT-264型台式自动记录仪;超级恒温槽;分压接线匣;饱和甘汞电极(或Ag|AgCl电极);铂电极;电磁搅拌器;有恒温夹套的反应池(图2);移液管5mL4支、10mL1支、25mL1支、50mL1支;洗瓶;洗耳球;倾倒废液的搪瓷量杯。试剂:0.0075mol.L-1溴试剂储备液;4.00mol.L-1、2.00mol.L-1HCOOH;2mol.L-1HCl;1mol.L-1KBr;铬酸洗液;去离子水。四、实验步骤(1)调节超级恒温槽至所需温度(25℃),开动循环泵,使循环水在反应池夹套中循环,并将甲酸试剂瓶放在恒温槽内恒温。(2)认真处理铂电极表面。(实验室完成)(3)用移液管向反应池中分别加入75mL水,10mLKBr,5mL溴试剂,再加入5mL盐酸。(4)装好电极和搅拌棒,按图1接好电路,开动搅拌器,使溶液在反应器内恒温,打开记录仪,当测得的电动势不随时间改变时,加入5mL2mol.L-1甲酸溶液,开始记录。(5)使甲酸浓度增大1倍,保持温度及其余组分浓度不变,重复上述步骤。(6)将反应温度调至30℃,所加甲酸浓度仍为2mol.L-1,其它组分不变,重复实验。(7)实验结束后,关闭分压器线路及其他电源。用去离子水冲洗反应池、铂电极,然后放回原处。五、实验数据记录和处理数据文件:由图知,斜率为0.043;由图知,斜率为0.1002;由图知,斜率为0.0718。将三个斜率记录到表1中。表1甲酸氧化反应动力学实验数据记录k=-(2F/RT)(dE/dt),计算出k填入表1因为E对t作图得到的是直线,证明反应对Br2为一级。mm通过式k/1=k[HCOOH]1,k/2=k[HCOOH]2,计算出K1=1.437,m=1.22。同时计算出K2=2.356。根据阿伦尼乌斯方程,由两个不同温度下的速率系数计算出该反应...