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实验五 化学反应速率与活化能

实验五 化学反应速率与活化能. 【 实验目的 】 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的 平均反应速率 ，并 计算反应级数 、 反应速率常数 和反应的 活化能 。 3 、 学习数据处理的一般方法及作图法。. 【 实验原理 】. 一、过二硫酸铵和碘化钾反应的速率常数和反应级数的测定原理和方法. 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 ) (1). 其反应的瞬时速率方程可表示为：. 【 实验原理 】.

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实验五 化学反应速率与活化能

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Presentation Transcript

  1. 实验五 化学反应速率与活化能 【实验目的】 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的平均反应速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。 3 、学习数据处理的一般方法及作图法。

  2. 【实验原理】 一、过二硫酸铵和碘化钾反应的速率常数和反应级数的测定原理和方法 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)(1) 其反应的瞬时速率方程可表示为：

  3. 【实验原理】 近似地用平均速率代替瞬时速率： 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，也进行如下反应： 2S2O3 2- + I3- = S4 O6 2- + 3I -(快)（2） S2O82 - +3 I - ==2 SO42- + I3 - (慢) (1)

  4. 【实验原理】 说明： 1. 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。 2. 实验中，通过改变反应物 S2O82 -和I -的初始浓度，测定消耗等量的S2O32 -的物质的量浓度 所需要的不同的时间间隔（△t），得到v，进而算出反应级数m、n和反应速率常数k。 (作图求m、n，用坐标纸) Y x1 x2

  5. 【实验原理】 二、从速率常数测定活化能的原理和方法 据Arrhenius公式： 以lgk对1/T作图，得一直线，直线斜率S＝-Ea/(2.303R)，由此可求得反应的活化能Ea。 文献值：Ea=51.8KJ·mol-1,实验误差控制在±5%为佳。 三、了解Cu2+离子及其不同浓度对上述反应的催化性能。

  6. 【基本操作】 1、量筒的作用 ：自配滴管调节用量，读数！ 2、秒表的使用 ：两种秒表，注意读数、调零及控制按钮的使用。 3、作图方法： （1）坐标（不一定从0开始）、比例尺要选择适当坐标轴注明所代表的变量名称和单位； （2）点要标清楚：⊙○хΔ （3）连接曲线/直线要平滑：曲线/直线不必通过所有各点，只要使各点均匀的分布在线的两侧即可。，如果有的点偏离过大可不考虑！ （4）求直线斜率时，要在线上取点。为了减少误差，所取两点不易相隔太近。

  7. 【实验用品】 仪器:烧杯、大试管、量筒、秒表、温度计 液体药品：KI（0.20mol·L-1）,（NH4）2S2O8（0.20mol·L-1）Na2S2O3（0.010mol·L-1）; 淀粉溶液（指示剂）,Cu(NO3)2（0.02mol.L-1，催化剂）; KNO3（0.20mol.L-1）(NH4)2SO4（0.20mol.L-1）保持溶液离子强度不变，从而保证反应物离子应有的真实浓度。 材料：冰，坐标纸

  8. 【实验内容】 一、浓度对化学反应速率的影响 以表5-1的IV用量为例进行实验。 ①加20.0mL 0.20mol·L-1KI溶液 ②加8.0mL 0.010mol·L-1Na2S2O3溶液 ③ 加2.0mL 0.2%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 0.2% 淀粉溶液 用同样方法按表5-1的用量进行编号I、II、III、V…..的实验。 Notes: (1)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。 (2)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。

  9. 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5-1实验VI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。 （此实验编号记为VIII。） 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IX 将此两次实验数据VIII、IX和实验VI的数据记入表5-2中进行比较。

  10. 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100mL烧杯 (按表5-1实验VI中的药品用量混合 ) ②加入1滴、2滴、3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5-1中实验VI 的反应速率定性地比较，结论：

  11. 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 0.2%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 三、催化剂对化学反应速率的影响 按表5-1实验VI的用量

  12. 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

  13. 1 T 2、反应活化能的计算

  14. 3、催化剂对反应速率的影响

  15. 【实验思考题】 1、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？ 2、为什么实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ中分别加入(NH4)2SO4或KNO3溶液？ 3、每次实验的计时操作要注意什么？ 【实验习题】p111 2、3.

  16. 【需要说明的几点】 1、1组/2人；秒表有两种，1块/组；用完后放在桌面上。 2、1只温度计/组，补充2只量筒/组；用完后放在桌面上。 3、试剂取用：专用烧杯 自己贴好标签的烧杯 自己贴好标签的量筒

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