化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告名師制作優(yōu)質(zhì)教學(xué)資料

1、化學(xué)反應(yīng)速率與活化能的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名班級(jí)試驗(yàn)時(shí)間第室號(hào)位 指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解濃度、溫度及催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2測(cè)定（ NH 4） 2S2O8 與 KI 反應(yīng)的速率、反應(yīng)級(jí)數(shù)、速率系數(shù)和反應(yīng)的活化能。實(shí)驗(yàn)原理（NH 4） 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(gè)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為v = -282)=kc(S2O8) c (I)c(S O2t式中： v 反應(yīng)的平均反應(yīng)速率；c(S2O82)t 時(shí)間內(nèi) S2O82的濃度變化；c (S O2) ， c(I) SO2， I 的起始濃度；8282

2、k 該反應(yīng)的速率系數(shù)；,反應(yīng)物 S2O82， I的反應(yīng)級(jí)數(shù)，為該反應(yīng)的總級(jí)數(shù)。為了測(cè)出在一定時(shí)間（t ）內(nèi) S2O82-的濃度變化，在混合 (NH 4)2S2O8 和 KI 溶液的同時(shí)，加入一定體積的已知濃度的Na2S2O3 溶液和淀粉，這樣在反應(yīng)（ 1）進(jìn)行的同時(shí)，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 I 3 會(huì)立即與 S2O32-反應(yīng)生成無(wú)色的 S4O62-和 I-。這就是說(shuō)，在反應(yīng)開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)，溶液呈無(wú)色，但當(dāng)Na2S2O3 一旦耗盡，由反應(yīng)（

3、1）生成的微量 I 3就會(huì)立即與淀粉作用，使溶液呈藍(lán)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 S2O 32-，即c （S2O82-）= 1c （ S2O32- ）2由于在t 時(shí)間內(nèi)， S2O32-已全部耗盡，所以 c （S2O32-）實(shí)際上就是反應(yīng)開(kāi)始時(shí)Na2S2O3 的濃度，即 c （S2O32-） = c0 （S2O32-）這里的 c0 （ S2O32-）為 Na2S2O3 的起始濃度。在本實(shí)驗(yàn)中，由于每份混合液中Na2S2O3 的起始濃度都相同，因而c （S2O32-）也是相同的，這樣，只要記下從反應(yīng)開(kāi)始到出現(xiàn)藍(lán)色所需要的時(shí)間（ t

4、 ），就可以算出一定溫度下該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率：c( S O2 )c S2O32c0 S2O32v =28=t2t2t按照初始速率法，從不同濃度下測(cè)得的反應(yīng)速率，即可求出該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)和，進(jìn)而求得反應(yīng)的總級(jí)數(shù)（+ ），再由 kv求出反應(yīng)的速率系數(shù) k 。2c S2O8cI由 Arrhenius 方程得Ealg k A2.303RT式中： Ea 反應(yīng)的活化能；RT 摩爾氣體常數(shù)， R = 8.314 J· mol-1· K -1 ; 熱力學(xué)溫度求出不同溫度時(shí)的 k 值后，以 lgk1Ea對(duì)作圖，可得一直線，由直線的斜率T2.303R可求得反應(yīng)的活化能 Ea 。Cu2+ 可以

5、加快 (NH 4)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(tái)，燒杯（50ml） 5 個(gè)（標(biāo)上 1、2、3、4、5），量筒 10ml4 個(gè)，分別貼上 0.2mol· L-1(NH 4)2S2O8，0.2mol·L-1KI ，0.2mol· L-1KNO 3， 0.2mol· L-1(NH 4)2SO4； 5ml 2 個(gè)，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：(NH 4)2S2O（80.2mol·L-

6、1），KI（0.2mol·L-1），Na2S2O（30.05mol·L-1）, KNO （30.2mol·L -1）,(NH 4)2SO4（0.2mol· L-1）,淀粉溶液（ 0.2），Cu(NO 3)2（0.02mol· L-1）。實(shí)驗(yàn)步驟1. 濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，求反應(yīng)級(jí)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(zhǔn)確量取各各試劑，除0.2mol·L -1(NH 4)2S2O8 溶液外，其余各試劑均可按用量混合在各編號(hào)燒杯中，當(dāng)加入0.2mol·L -1(NH 4)2S2O 8 溶液時(shí)，立即計(jì)時(shí)，并把溶

7、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(lán)時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下時(shí)間 t 和室溫。計(jì)算每次實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)速率 v ，并填入表 1 中。表 1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響室溫： 15實(shí)驗(yàn)編號(hào)12345V(NH 4)2S2O8/mL1052.51010V(KI)/mL10101052.5V(Na2S2O3)/mL33333V(KNO 3)/mL57.5V(NH 4)2SO4/mL57.5V(淀粉溶液 )/mL11111C (S O 2-)/(mol ·L-1)028C (I -)/(mol ·L-1)0C (S O 2-)/(mol ·L-1)023 t/s

8、C(S2O32-)/(mol ·L-1) v/ （mol·L-1·s-1） k/(mol ·L-1)1-·s-1用表 1 中實(shí)驗(yàn) 1、2、3 的數(shù)據(jù)，依據(jù)初始速率法求；用實(shí)驗(yàn)1、4、 5 的數(shù)據(jù)，求出，再求出（+）；再由公式 kv求出各實(shí)驗(yàn)的 k ，填表。2c S Oc I282. 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，求活化能按表 1 中實(shí)驗(yàn) 1 的試劑用量分別在高于室溫5、 10和 15的溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣就可測(cè)得這三個(gè)溫度下的反應(yīng)時(shí)間，并計(jì)算三個(gè)溫度下的反應(yīng)速率及速率系數(shù)，把數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 2 中。表 2 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)編號(hào)-1-1-1

9、)1-1 lgk1T/K t/s v/(mol ·L ·s) k/(mol ·L·s/ （K -1）1T678利用表 2 中各次實(shí)驗(yàn)的 k 和 T，作 lgk-T-1 圖，求出直線的斜率，進(jìn)而求出反應(yīng)（1）的活化能 Ea3. 催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響在室溫下，按表 1 中實(shí)驗(yàn) 1 的試劑用量，再分別加入 1 滴、5 滴、10 滴 0.02mol·L-1Cu(NO 3)2 溶液 為使總體積和離子強(qiáng)度一致，不足 10 滴的用 0.2mol· L-1 (NH 4)2SO4 溶液補(bǔ)充 。表 3催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)編號(hào)91011加入 Cu(NO3)2 溶液 (0.02mol·L-1 )的滴數(shù)1510反應(yīng)時(shí)間 t s反應(yīng)速率 v /