化学反应速度、反应级数和活化能的测定VIP免费

-1-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、温度和催化剂对反应速度的影响。（2）测定过二硫酸铵与碘化钾反应的平均反应速度、反应级数和活化能。二、预习与思考（1）预习化学反应速度理论以及浓度、温度和催化剂对反应速度的影响等有关内容。（2）思考下列问题：①在向KI、淀粉和Na2S2O3混合溶液中加入(NH4)2S2O8时，为什么必须越快越好？②在加入(NH4)2S2O8时，先计时后搅拌或者先搅拌后计时，对实验结果有什么影响？三、基本原理在水溶液中，过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应，即(NH4)2S2O8+3KI====(NH4)2SO4+K2SO4+KI3反应的离子议程式为IOS3282====3242ISO（1）该反应的平均反应速度与反应物物质的量的浓度的关系可用下式表示nmIcOSkctOSc)()()(282282式中，)(282OSc为282OS在t时间内物质的量浓度的改变值；)(282OSc、nIc)(分别为两种离子初始物质的量浓度（mol·L-1）；k为反应速度常数；m和n为反应级数。为了能够测定)(282OSc，在混合(NH4)2S2O8和KI溶液时，同时加入一定体积的已知浓度的Na2S2O3溶液和作为指示剂的淀粉溶液，这样在反应（1）进行的同时，也进行如下的反应32322IOS====IOS3262（2）反应（2）进行得非常快，几乎瞬间完成，而反应（1）却慢得多，所以由反应（1）生成的3I立即与232OS作用生成无色的262OS和I。因此，在反应开始阶段，看不到碘与淀粉作用而产生的特有的蓝色，但是一旦Na2S2O3耗尽，反应（1）继续生成的微量的3I立即使淀粉溶液显示蓝色。所以蓝色的出现就标志着反应（2）的完成。从反应议程式（1）、（2）的计量关系可以看出，282OS物质的量浓度减少的量等于232OS物质的量浓度减少量的一半，即2)()(232282OScOSc由于232OS在溶液显示蓝色时已全部耗尽，所以)(232OSc实际上就是反应开始时Na2S2O3-2-的初始物质的量浓度。因此只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间，就可以求算反应（1）的平均反应速度tOSc)(282。在固定)(232OSc，改变)(282OSc和)(Ic的条件下进行一系列实验，测得不同条件下的反应速度，就能根据nmIcOSkc)()(282的关系推出反应的反应级数。再由下式可进一步求出反应常数k为nmIcOSck)()(282根据阿仑尼乌斯公式，反应速度常数k与反应温度T有如下关系ARTEkalg303.2lg式中，aE为反应的活化能；R为气体常数；T为绝对温度。因此，只要测得不同温度时的k值，以lgk对1/T作图可得一直线，由直线的斜率可求得反应的活化能aE，即REa303.2斜率四、仪器和药品冰箱、秒表、温度计（273～373K）。KI（0.20mol·L-1），(NH4)2S2O8（0.20mol·L-1），Na2S2O3（0.010mol·L-1），KNO3（0.20mol·L-1），(NH4)2SO4(0.20mol·L-1)，Cu(NO3)2（0.020mol·L-1），淀粉(质量分数为0.2%)，冰。五、实验步骤1、浓度对反应速度的影响室温下按表2.2.2中编号1的用量分别量取KI、淀粉、Na2S2O3溶液于150烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀。再量取(NH4)2S2O8溶液，迅速加到烧杯中，同时按动秒表，立即用玻璃棒将溶液搅拌均匀。观察溶液，刚一出现蓝色，立即停止计时。记录反应时间。表2.2.2实验编号12345试剂用量/mL0.20mol·L-1KI202020105质量分数为0.2%淀粉溶液4.04.04.04.04.00.010mol·L-1Na2S2O38.08.08.08.08.00.20mol·L-1KNO3－－－10150.20mol·L-1(NH4)2SO4－1015－－0.20mol·L-1(NH4)2S2O820105.02020用同样方法对编号2～5进行实验。为了使溶液的离子强度和总体积保持不变，在实验编号2～-3-5中所减少的KI或(NH4)2S2O8的量分别用KNO3和(NH4)2SO4溶液补充。2、温度对反应速度的影响按表中实验编号4的用量分别加KI、淀粉、Na2S2O3和KNO3溶液于150mL烧杯中，搅拌均匀。在一个大试管中加入(NH4)2S2O8溶液，将烧杯和试管中的溶液温度控制在283K左右，把试管中的(NH4)2S2O8迅速倒入烧杯中，搅拌，记录反应时间和温度。3、催化剂对反应速度的影响按表中实验4的用量分别加KI、淀粉、Na2S2O3和KNO3溶液于150mL烧杯中，再加入2滴Cu(NO3)2溶液，搅拌均匀，迅速加入(NH4)2S2O8溶液，搅拌，记录反应时间。六、数据记录1、浓度对反应速度的影响将相关数据记录于表2.2.3中。表2.2.3实验编号12345起始浓度/（mol·L-1）(NH4)2S2O8KINa2S2O3反...