化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測定實驗報告

1、 化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測定（實驗報告及數(shù)據(jù)處理） 實驗?zāi)康? 了解濃度、溫度及催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2 測定（NH4）2S2O8與KI反應(yīng)的速率、反應(yīng)級數(shù)、速率系數(shù)和反應(yīng)的活化能。實驗原理（NH4）2S2O8和KI在水溶液中發(fā)生如下反應(yīng)：S2O82-(aq)+ 3I-(aq) 2SO42- (aq)+ I3-(aq) （1）這個反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為= - = 式中： 反應(yīng)的平均反應(yīng)速率； 時間內(nèi)的濃度變化；， ，的起始濃度； 該反應(yīng)的速率系數(shù)； 反應(yīng)物，的反應(yīng)級數(shù)，為該反應(yīng)的總級數(shù)。為了測出在一定時間（）內(nèi)S2O82-的濃度變化，在混合(NH4)2S2O8和KI溶液的同時，加入一定體積

2、的已知濃度的Na2S2O3溶液和淀粉，這樣在反應(yīng)（1）進行的同時，還有以下反應(yīng)發(fā)生：2S2O32- (aq) + I3(aq) S4O62-(aq) + 3I-(aq) （2）由于反應(yīng)（2）的速率比反應(yīng)（1）的大得多，由反應(yīng)（1）生成的I3會立即與S2O32-反應(yīng)生成無色的S4O62-和I-。這就是說，在反應(yīng)開始的一段時間內(nèi)，溶液呈無色，但當(dāng)Na2S2O3一旦耗盡，由反應(yīng)（1）生成的微量I3就會立即與淀粉作用，使溶液呈藍色。由反應(yīng)（1）和（2）的關(guān)系可以看出，每消耗1mol S2O82- 就要消耗2 mol 的S2O32-，即（S2O82-）= （S2O32-）由于在時間內(nèi)，S2O32-已全部

3、耗盡，所以（S2O32-）實際上就是反應(yīng)開始時Na2S2O3的濃度，即（S2O32-）= （S2O32-）這里的（S2O32-）為Na2S2O3的起始濃度。在本實驗中，由于每份混合液中Na2S2O3的起始濃度都相同，因而（S2O32-）也是相同的，這樣，只要記下從反應(yīng)開始到出現(xiàn)藍色所需要的時間（），就可以算出一定溫度下該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率：=按照初始速率法，從不同濃度下測得的反應(yīng)速率，即可求出該反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)和，進而求得反應(yīng)的總級數(shù)（+），再由求出反應(yīng)的速率系數(shù)。 由Arrhenius方程得式中： 反應(yīng)的活化能； 摩爾氣體常數(shù)，= 8.314 J·mol-1·K-1 ; 熱

4、力學(xué)溫度求出不同溫度時的值后，以對作圖，可得一直線，由直線的斜率可求得反應(yīng)的活化能。Cu2+可以加快(NH4)2S2O8與KI反應(yīng)的速率，Cu2+的加入量不同，加快的反應(yīng)速率也不同。儀器、藥品及材料儀器：恒溫水浴一臺，燒杯（50ml）5個（標上1、2、3、4、5），量筒10ml4個，分別貼上0.2mol·L-1(NH4)2S2O8，0.2mol·L-1KI，0.2mol·L-1KNO3，0.2mol·L-1(NH4)2SO4；5ml 2個，分別貼上0.05 mol·L-1Na2S2O3，0.2淀粉，秒表1塊，玻璃棒或電磁攪拌器。藥品：(NH4)

5、2S2O8（0.2mol·L-1），KI（0.2mol·L-1），Na2S2O3（0.05mol·L-1）, KNO3（0.2mol·L-1）, (NH4)2SO4（0.2mol·L-1）,淀粉溶液（0.2），Cu(NO3)2（0.02mol·L-1）。實驗步驟1. 濃度對反應(yīng)速率的影響，求反應(yīng)級數(shù)、速率系數(shù)在室溫下，按表1所列各反應(yīng)物用量，用量筒準確量取各各試劑，除0.2mol·L-1(NH4)2S2O8溶液外，其余各試劑均可按用量混合在各編號燒杯中，當(dāng)加入0.2mol·L-1(NH4)2S2O8溶液時，立即計時

6、，并把溶液混合均勻（用玻璃棒攪拌或把燒杯放在電磁攪拌器上攪拌），等溶液變藍時停止計時，記下時間和室溫。計算每次實驗的反應(yīng)速率，并填入表1中。表1 濃度對反應(yīng)速率的影響 室溫：15實驗編號12345V(NH4)2S2O8/mL1052.51010V(KI)/mL10101052.5V(Na2S2O3)/mL33333V(KNO3)/mL57.5V(NH4)2SO4/mL57.5V(淀粉溶液)/mL11111C0(S2O82-)/(mol·L-1)0.08330.04170.02080.08330.0833C0(I-)/(mol·L-1)0.08330.08330.08330.

7、04170.0208C0(S2O32-)/(mol·L-1)0.006250.006250.006250.006250.00625t/s180382766380758C(S2O32-)/(mol·L-1)0.006250.006250.006250.006250.00625v/ （mol·L-1·s-1）1.74×10 -58.18×10 -64.08×10 -68.22×10 -64.12×10 -6k/(mol·L-1)1-·s-12.51×10 -32.35×

8、10 -32.35×10 -32.36×10 -32.37×10 -3C0（S2O82-）0.08330.04170.02080.08330.0833C0（I-）0.08330.08330.08330.04170.0208用表1中實驗1、2、3的數(shù)據(jù)，依據(jù)初始速率法求；用實驗1、4、5的數(shù)據(jù)，求出，再求出（+）；再由公式求出各實驗的，填表。由圖可知直線斜率分別為1 1 ，所求反應(yīng)級數(shù)為+=22. 溫度對反應(yīng)速率的影響，求活化能按表1中實驗1的試劑用量分別在高于室溫5、10和15的溫度下進行實驗。這樣就可測得這三個溫度下的反應(yīng)時間，并計算三個溫度下的反應(yīng)速率及速率系

9、數(shù)，把數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果填入表2中。表2 溫度對反應(yīng)速率的影響實驗編號T/Kt/sv/(mol·L-1·s-1)k/(mol·L-1)1-·s-1lgk/（K-1）12871801.74×10-52.51×10-3-2.603.48×10-36297923.39×10-54.89×10-3-2.313.37×10-37307456.94×10-51.0×10-2-2.003.26×10-38317201.56×10-42.25×10-2-1.653.

10、15×10-3利用表2中各次實驗的和T，作lgk-T-1圖，求出直線的斜率，進而求出反應(yīng)（1）的活化能=直線斜率×-2.303R 由圖可求K=2.879 進而求的=55.123. 催化劑對反應(yīng)速率的影響在室溫下，按表1中實驗1的試劑用量，再分別加入1滴、5滴、10滴0.02mol·L-1Cu(NO3)2溶液為使總體積和離子強度一致，不足10滴的用0.2mol·L-1(NH4)2SO4溶液補充。表3 催化劑對反應(yīng)速率的影響實驗編號91011加入Cu(NO3)2溶液(0.02mol·L-1)的滴數(shù)1510反應(yīng)時間1469862反應(yīng)速率/ (mol·L-1·s-1)2.14×10-53.19&