Transcript 实验八 化学反应速率和活化能

实验八 化学反应速率和活化能
实验原理：
在水溶液中S2O82－与I－发生如下反应：
S2O82－+ 3I－ =
2SO42－+I3－
(1)
设反应的速率方程可表示为：
v = k ·cm (S2O82－)·cn(I-)
v是反应速率，k 是速率常数，
m、n之和为反应级数。
通过实验能测定在单位时间内反应的平均速率,
如果在一定时间Δt内S2O82－浓度的改变量为
Δc (S2O82－) ，则平均速率表示为：
 
v ＝－
 c (S 2 O
2
8
t
)
2
 k  c (S 2 O 8 )  c (
x
y
?
当Δt→ 0时， v ＝ lim v
Δt→0
2

则有v =k ·c m(s2o82-) ·cn(I-)＝ －
 c (S 2 O 8 )
t
 k  c (S 2 O
?
Δt用秒表测量
x
S2O82－（定量） + 3I－（定量）= 2SO42－+I3－
慢
(1)
快
（2)
在反应（1）进行的同时，也进行如下的反应
2S2O32－（定量） + I 3 － ＝ S4O62－+ 3I－
反应(1) 生成I3－立即与反应(2) S2O32－反应，生成无色的S4O62－和I－,
反应在一段时间内看不到 I3－与淀粉所呈现的特有蓝色,
当S2O32－耗尽时，由反应（1）继续生成的I3－ 与淀粉作用,
——呈现蓝色。
S2O82－（定量） + 3I－（定量）= 2SO42－+I3－
慢
(1)
2S2O32－（定量） + I 3 － ＝ S4O62－+ 3I－
快
（2)
由反应式(1)和(2)可以看出：
S2O82－浓度减少量等于S2O32－浓度减少量的1/2。
由于溶液呈现蓝色标志着S2O32－全部耗尽。所以，从反应
开始到出现蓝色这段时间Δt内，S2O32－浓度的改变实际上
就是S2O32－初始浓度。
 c (S 2 O
2
8
)
1
2
 c (S 2 O
2
3
) 
1
2
2
c 0 (S 2 O 3 )
v
2
8
c( S 2O )
t

23
c( S 2O )
2 t
由于每份混合液中S2O32－的初始浓度都相同，因此
Δc(S2O82－)也都是相同的。
这样，只要记下从反应开始到溶液刚呈现蓝色所需
的时间Δt，就可以求出初反应速率。
利用求得的反应速率，可计算出速率常数k和反应级数
m、n ,确定速率方程。
【实验内容】
一、浓度对化学反应速率的影响
0.20mol·L-1 （NH4）2S2O8 溶液
0.20mol·L-1 KI溶液
0.010mol.L-1
Na2S2O3溶液
②
T=?
①
混合均匀
③
④ 迅 同时启动秒表，并不断搅动
速
当溶液刚出现蓝色时，
立即按停秒表，
记录反应时间和温度
0.4% 淀粉溶液
用同样方法按表中用量进行编号1、2、3、4、5的实验。
表1 浓度对反应速率的影响
实 验 编 号
V/mL
1
2
3
mol·L－1 KI
10.0
5.0
2.50
淀粉溶液
2.0
2.0
Na2S2O3
4. 0
4
5
10.0
10.0
2.0
2.0
2.0
4. 0
4. 0
2.0
1.0
0
5.0
7.5
0
0
(NH4)SO4
0
0
0
7.0
10.5
(NH4)2S2O8
10.0
10.0
5.0
2.5
KNO3
10. 0
KI
起始浓度
mol·L－1
(NH4)2S2O8
Na2S2O3
反应温度/ ℃
反应时间Δt/ s
反应速率v
为了使溶液的离子强度和总体积
不变，在编号2~5的实验中，缺少
的KI、(NH4)2S2O8的量分别用
KNO3或(NH4)2SO4溶液补足。
二、温度对化学反应速率的影响
0.20mol·L-1 KI溶液
0.20mol·L-1 （NH4）2S2O8 溶液
T
0.010mol.L-1
Na2S2O3溶液
T+10
T-10
①
混合均匀
②
启动秒表
0.4% 淀粉溶液
按表编号
记录反应时间和温度
2 （常温） 、6（升温） 、7 （降温） 进行实验。
三、催化剂对化学反应速率的影响
0.20mol.L-1KI
0.4%淀粉溶液
2滴0.02mol.L-1
Cu(NO3)2溶液
0.20mol.L-1(NH4)2S2O8
20.0 mL
搅拌
0.20mol.L-1KNO3
0.010mol.L-1Na2S2O3
迅 搅拌
速
混 计时
合
实验数据处理
1、反应级数和反应速度常数的计算
将反应速度表示式v =k ·cm(S2O82－)·cn(I-)两边取对数：
lgv = mlgc (S2O82－) + nlgc(I-) + lgk
当c (I-)不变：以lgv对lgc (S2O82－)作图，可得一直线，
斜率即为m。
当c (S2O82－)不变：以lgv对lgc (I-) 作图，可求得n。
此反应的级数则为m+ n。
将求得的m和n代v =k· c
得反应速度常数k。
m(S O 2－)·
2 8
c n(I-)即可求
2、求反应的活化能
反应速率常数k与温度T之间的关系为：
k=A-Ea/2.30RT
log k  
Ea
2 . 303 R
(
1
)  log A
T
测出不同温度时的k值，以lg k对1/T作图，可得一直线．
由直线斜率(-Ea/2.303R), 求得反应的活化能Ea。
该反应的活化能理论值为51.8kJ·moL-1。
注意：凡是作直线求斜率的数据处理，也可以用两点坐
标通过计算求得。
下次实验
实验二十二、
实验二十三、分光光度法测定Fe的含量
地点
7202