碘鐘反應的動力學和熱力學參數(shù)的測定完整試驗報告

1、碘鐘反應”的反應級數(shù)、速率常數(shù)和活化能的測定實驗報告化學學院材化班實驗目的1、用初速法測定過硫酸根與碘離子的反應速率常數(shù)和反應級數(shù)O2、掌握碘鐘反應過程及其原理。、簡要實驗原理在水溶液中，過二硫酸鏤與碘化鉀發(fā)生如下反應1:我們事先同時加入少量的硫代硫酸鈉溶液和淀粉指示劑，則(1)式中產(chǎn)生的少量的I3會優(yōu)先和S2 O3形應而被還原成I 一:_ 2_ 22s2O3 一 %- -$4。6 - 3I 一這樣，當溶液中的硫代硫酸鈉全部反應掉后，(1)式生成的碘才會和淀粉指示劑反應，使溶液呈藍色。由上可知，控制在每個反應中硫代硫酸鈉的物質的量均相同, 藍色的這段時間即可用來度量本反應的初速。當反應溫度和離

2、子強度相同時，(1)式的反應速率方程可寫為：2-dS2O8n ukS2082 1m I Indt根據(jù)式中的反應計量關系，可以認為：2.”2。8 1dq ££dtdt；：t根據(jù)式的反應計量關系結合硫代硫酸鈉的等量假設，可知.IF2；S2O321月.根據(jù) (4)(5)可知，2份0； Lt 移項，兩邊取對數(shù)可得1 ln =ln t.：t_ _ 2 m n= kS2O8l I 1這樣從反應開始到出現(xiàn)(3)(4)(5)(6)(7)1cc因而固定I寸，以lntS208 7r作圖，根據(jù)直線的斜率即可求出m ；固定S2 08 1 ,同理可以求出n 0然后根據(jù)求出的 m和n ,計算出在室溫下

3、“碘鐘反應”的反應速率常數(shù)k最后改變溫度，測出不同溫度下從反應開始到出現(xiàn)藍色所需的時間白，計算出不同溫度下的反應速率常數(shù)，由 Arrhenius公式，以ln k對1/T作圖，根據(jù)直線的斜率即可求出活化能。三、主要的實驗儀器及試劑恒溫水浴槽一套；50mL燒杯兩個；玻璃棒一支；秒表一只；0.20M (NH 4)2S2O8溶液；0.20M KI 溶液；0.01M Na 2s2O3 溶液；4%淀粉溶液；0.20M KNO 3 溶液；0.20M (NH 4)2$04 溶液。四、實驗內容1、反應級數(shù)和速率常數(shù)的測定按照表1所列數(shù)據(jù)將每組的(NH 4)2 s2O8溶液、(NH 4)2 SO4溶液和淀粉溶液放

4、入燒杯A中混合均勻，KI溶液、Na 2 s2O3溶液和KNO 3溶液放入B燒杯中混合均勻。然后將兩份溶液混合， 當混合至一半時開始計時，并不斷攪拌，當溶液出現(xiàn)藍色時即停止計時。表1 “碘鐘反應”動力學數(shù)據(jù)測量的溶液配制表序號123450.20M (NH 4)2 S2O8溶液/mL10.05.02.51010.00.20M KI 溶液/mL10.010.010.05.02.50.01M Na 2s2O3溶液/mL4.04.04.04.04.00.4%淀粉溶液/mL1.01.01.01.01.00.20M KNO 3 溶液/mL0005.07.50.20M (NH 4)2SO4 溶7/mL05.0

5、7.5002、反應活化能的測定按照表1中第1組反應的溶液配制方案配制溶液，分別在 10.0、30.0和40.0 C下按照3.1 中的操作步驟測量溶液出現(xiàn)藍色所需的時間At并記錄，要注意必須先將溶液在相應的水浴槽中恒溫一段時間，待溶液溫度與恒溫槽溫度相同后再將溶液進行混合。五、實驗數(shù)據(jù)的記錄1、反應級數(shù)和速率常數(shù)測定的數(shù)據(jù)記錄序號12345(NH4)2S2O 濃度(mol/L)0.080.040.020.080.08KI 濃度(mol/L)0.080.080.080.040.02Na2s2O 濃度(mol/L)0.00160.00160.00160.00160.0016時間t/s26.9157.

6、54116.1553.38113.972、不同溫度下反應1時間記錄溫度/c203040時間t/s26.9119.819.41六、實驗數(shù)據(jù)的處理1、反應級數(shù)和速率常數(shù)的計算由5、1數(shù)據(jù)表格，我們可以依次求出反應級數(shù)及數(shù)率常數(shù)K。(S2O2-8)反應級數(shù)的測定Ln1/At與lnO28)關系數(shù)據(jù)表序號一2-、(&O 8)濃度時間t/sln(S2O2-8)Ln1/At10.08026.91-2.52573-3.292520.04057.54-3.21888-4.0524830.020116.15-3.91202-4.75488有計算機做出 Ln1/At與ln (&O2-8)關系圖得:-

7、354 2 -Equationy = a + b*KAdj. R-Squa099897ValueStandard ErrDIntercept0.63"007637DSJope1.05480.02398DLinear Fit of D由圖可知：Ln1/At=1.0548 ln(S2O2-8)-0.6377,其中相關系數(shù)r=0.99897.對比可知1.0548即為2-.一 、,一 .(S2O 8)的反應級數(shù)。(I-)反應級數(shù)的測定Ln1/At與ln (I-)關系數(shù)據(jù)表序號(I-)濃度時間t/s-.ln (I )Ln1/A t10.08026.91-2.52573-3.292520.040

8、53.38-3.21888-3.9774430.020113.97-3.91202-4.73594由計算機做出Ln1/At與ln (I-)關系圖得:Equgbany = a + b"xAdj. R-Square0.99527Standard ErrorD-065W010013DSlopeT 041220 03064DLrear rit of LJ-2 8由圖可知：Ln1/At=1.04122 In(I-) -0.6504.其中相關系數(shù) r=0.99827.對比公式可知 n=1.04122,這就是I2的反應級數(shù)。2、反應數(shù)率常數(shù)的測定 2 .根據(jù)公式 "S2。3 1 ukS2

9、08HmI 寸 .t將m、n的值代入，即可算出 k的值實驗數(shù)據(jù)的處理見下表序號12345(NH4)2SQ 濃 度(mol/L)0.080.040.020.080.08KI濃度 (mol/L)0.080.080.080.040.02NaSzQ濃度 (mol/L)0.00160.00160.00160.00160.0016時間t/s26.9157.54116.1553.38113.97反應數(shù)率常數(shù)k0.023680.0230070.0236770.0245670.02368K的平均值0.0263462由上可知，此反應數(shù)率常數(shù)為k=0.02634623、反應活化能的測定Lnk對1/T的數(shù)據(jù)關系見下表

10、:序號溫度T/K1/Tklnk1293.550.0034070.02368-3.743122303.450.0032950.032167-3.436813313.750.0031870.067719-2.69239Lnk對1/T由計算機作圖得:HLinear Fit of H-4.00 0032Equationy = a +Adj. R*Squar>0 B8326VekiBSt曰ridard ErrorH帕館灣咱pt12,471023 92涮HSlope-4761.486351190.4468310.00330.0034由阿倫尼烏斯公式兩邊取對數(shù)得：lnk=lnA-Ea/RT.線性擬合的結果為lnk=12.471-4781.48/T,則由此計算出的活化能為Ea=4781.