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实验十 化学反应速率与活化能的测定

实验十 化学反应速率与活化能的测定. 授课班级：化学 1101 授课教师：沈红旗. 1 、了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。 2 、测定过二硫酸铵与碘化钾反应速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。. 【 实验目的 】. 【 实验原理 】. 在水溶液中过二硫酸铵和碘化钾发生如下反应：. S 2 O 8 2 - +3 I - ==2 SO 4 2- + I 3 - ( 慢 ). 其反应的微分速率方程可表示为：. 近似地用平均速率代替初速率：.

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实验十 化学反应速率与活化能的测定

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  1. 实验十 化学反应速率与活化能的测定 授课班级：化学1101 授课教师：沈红旗

  2. 1、了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。 2、测定过二硫酸铵与碘化钾反应速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。 【实验目的】

  3. 【实验原理】 在水溶液中过二硫酸铵和碘化钾发生如下反应： S2O8 2 - +3 I -==2 SO4 2- + I3 - (慢) 其反应的微分速率方程可表示为：

  4. 近似地用平均速率代替初速率： 2S2O3 2- + I3- = S4 O6 2- + 3I -(快) 加入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉溶液，在反应（1）进行的同时

  5. 由于从反应开始到蓝色出现标志着S2O32-全部耗尽，所以从反应开始到出现蓝色这段时间△t里，S2O32-浓度的改变 实际上就是Na2S2O3的起始浓度。

  6. 实验中，通过改变反应物 S2O8 2 -和I -的初始浓度，测定消耗等量的S2O82 -的物质的量浓度所需要的不同的时间间隔（△t），计算得到反应物不同初始浓度的初速率，进而确定该反应的微分速率方程和反应速率常数。

  7. 【基本操作】 1、量筒的使用 2、秒表的使用 3、作图方法 求出不同浓度的k值后，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Ea。

  8. 仪器: 烧杯、大试管、量筒、秒表、温度计 液体药品： KI（0.20mol·L-1），Na2S2O3（0.010mol·L-1）淀粉溶液（0.4%）, （NH4）2S2O8（0.20mol·L-1）, Cu(NO3)2（0.02mol.L-1）， KNO3（0.20mol.L-1）, (NH4)2SO4（0.20mol.L-1） 材料：冰 【实验用品】

  9. 一、浓度对化学反应速率的影响 ①加20.0mL 0.20mol·L-1KI溶液 ②加8.0mL 0.010mol·L-1Na2S2O3溶液 ③ 加2.0mL 0.4%淀粉溶液 ④混合均匀 ⑤20.0mL 0.20mol·L-1（NH4）2S2O8溶液 迅速倒入上述混合液中 ⑥同时启动秒表，并不断搅动 ⑦当溶液刚出现蓝色时，立即按停秒表， 记录反应时间和温度 20.0mL 0.20mol·L-1 （NH4）2S2O8溶液 20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液 迅速 ④ ① 混合均匀 立即计时 不断搅动 8.0mL 0.010mol.L-1 Na2S2O3溶液 ② ③ 2.0mL 0.4% 淀粉溶液 用同样方法按表1的用量进行编号II、III、IV、V的实验。

  10. 表1  浓度对反应速率的影响        室温：

  11. 二、温度对化学反应速率的影响 ①KI（10.0mL）、Na2S2O3（8.0mL）、 KNO3（10mL ）、淀粉溶液（2.0 mL） 混合于大烧杯 (按表1实验IV中的药品用量混合 ) ②取20.0mL (NH4)2S2O8于小烧杯 ③大、小烧杯同时冰水浴，至低于室温10℃时， 迅速混合、计时并不断搅拌。 ④当溶液刚出现蓝色时，记录反应时间。 同样方法在热水中进行高于室温10℃的实验。此实验编号记为VII 将此两次实验数据VI、VII和实验IV的数据记入表2中进行比较。

  12. 表2 温度对化学反应速率的影响

  13. 三、催化剂对化学反应速率的影响 ①KI（10.0mL）、Na2S2O3（8.0mL）、 KNO3（10mL ）、淀粉溶液（2.0 mL） 混合于150mL烧杯 (按表1实验IV中的药品用量混合 ) ②加入2滴Cu(NO3)2溶液，搅匀 ③迅速加入过二硫酸铵溶液，搅动、计时 ④与表8-1中实验IV 的反应速率定性地比较，结论：

  14. 2滴0.02mol.L-1 Cu(NO3)2溶液 0.20mol.L-1KI 10.0 mL 0.20mol.L-1(NH4)2S2O8 20.0 mL 0.4%淀粉溶液 2.0 mL 搅拌 0.20mol.L-1KNO3 10 mL 0.010mol.L-1Na2S2O3 8.0 mL 迅速混合 搅拌 计时 按表1实验IV的用量

  15. 四、数据记录及处理 1、反应级数和反应速率常数的计算 lgν=mlg c S2O82 -+nlgcI-+lgk

  16. 2、反应活化能的计算

  17. 【实验思考题】 1、在实验中为什么先加入(NH4)2S2O8溶液最后加入KI溶 液？ 2、若不用S2O8 2 -而用I3-或I-浓度变化来表示，反应速度 常数是否一样？ 3、为什么在实验II、III、IV中加入KNO3或(NH4)2SO4溶 液？ 4、每次实验的计时操作要注意什么？

  18. 【实验注意事项】 本实验对试剂有一定的要求。碘化钾溶液应为无色透明溶液，不宜使用有碘析出的浅黄色溶液。过二硫酸铵溶液要新配制的，因为时间长了过二硫酸铵易分解。如所配制过二硫酸铵溶液的pH小于3，说明该试剂已有分解，不适合本实验使用。所用试剂中如混有少量Cu2+、Fe3+等杂质，对反应会有催化作用，必要时需滴入几滴0.10mol·L-1 EDTA溶液。 在做温度对化学反应速率影响的实验时，如室温低于10℃，可将温度条件改为室温、高于室温10℃、高于室温20℃三种情况进行。

  19. 若提前配制Na2S2O3,可加少量Na2CO3作稳定剂。 反应中的搅拌速度对反应时间也有影响,搅拌 的越快,反应时间越短。同一组实验,要用同一 种速度搅拌。 为使实验测得的数值更准确，（NH4）2S2O8必须 最后加入，且要一次性快速加入。

  20. 本课件里除对实验原理及步骤要求作了祥细的说明外，还针对实验中容易出现的问题在实验注意事项一栏中进行了提醒和说明。此外，对本实验的数据处理也作了祥细的提示和说明。以使学生在实验中少走弯路，提高实验课的效率。本课件里除对实验原理及步骤要求作了祥细的说明外，还针对实验中容易出现的问题在实验注意事项一栏中进行了提醒和说明。此外，对本实验的数据处理也作了祥细的提示和说明。以使学生在实验中少走弯路，提高实验课的效率。 【实验说明】

  21. 谢谢大家！

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