化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測定

1、化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測定第一頁，共14頁。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測定二硫酸銨與碘化鉀的反應(yīng)速率，并計(jì)算反應(yīng)級數(shù)，、測定二硫酸銨與碘化鉀的反應(yīng)速率，并計(jì)算反應(yīng)級數(shù)，反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)的活化能。反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)的活化能。 2、了解濃度，溫度與催化劑對反應(yīng)速率的影響。、了解濃度，溫度與催化劑對反應(yīng)速率的影響。第二頁，共14頁。二、實(shí)驗(yàn)原理 在水溶液中過二硫酸銨與碘化鉀發(fā)生如下反應(yīng)：在水溶液中過二硫酸銨與碘化鉀發(fā)生如下反應(yīng)： (NH4)2S2O8+3KI(NH4)2SO4+K2SO4+KI3 （1） 其反應(yīng)微分速率方程為：其反應(yīng)微分速率方程為：v=kcm（S2O82-）cn（I-） v為瞬時(shí)速率，為瞬時(shí)

2、速率，c（S2O82-）,c（I-）為起始濃度）為起始濃度。k是反應(yīng)是反應(yīng)速率常數(shù)，速率常數(shù)，m與與n之和是反應(yīng)級數(shù)。之和是反應(yīng)級數(shù)。 第三頁，共14頁。 實(shí)驗(yàn)測定的是一段時(shí)間間隔（實(shí)驗(yàn)測定的是一段時(shí)間間隔（t)內(nèi)反應(yīng)的平均內(nèi)反應(yīng)的平均速率速率v v=-c（S2O82-）/t 近似用平均速率代替初速率近似用平均速率代替初速率 v=kcm（S2O82-）cn（I-） =-c（S2O82-）/t 為檢出在為檢出在t內(nèi)內(nèi)S2O82-濃度改變值，須混入一定體濃度改變值，須混入一定體積已知濃度的積已知濃度的Na2S2O3溶液與淀粉溶液溶液與淀粉溶液,在反應(yīng)（在反應(yīng)（1）進(jìn)）進(jìn)行同時(shí)發(fā)生：行同時(shí)發(fā)生： 2

3、S2O32-+I3- S4O62-+3I- （2） 第四頁，共14頁。S2O82-+3I- 2SO42-+I3- （1） 2S2O32-+I3- S4O62-+3I- （2） （2）比（比（1）進(jìn)行得快得多，幾乎瞬間完成。一旦）進(jìn)行得快得多，幾乎瞬間完成。一旦Na2S2O3耗盡，反應(yīng)（耗盡，反應(yīng)（1）繼續(xù)生成的）繼續(xù)生成的I3-就與淀粉反應(yīng)而就與淀粉反應(yīng)而呈現(xiàn)出特有的藍(lán)色。從反應(yīng)（呈現(xiàn)出特有的藍(lán)色。從反應(yīng)（1）和（）和（2）可以看出，在）可以看出，在t內(nèi)內(nèi)S2O82-的減小量為的減小量為c（S2O82-） = c（S2O32-） /2 第五頁，共14頁。 通過改變通過改變S2O82-與與I-的

4、初始濃度，測定消耗等的初始濃度，測定消耗等物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的量濃度的S2O82-所需要的不同所需要的不同t，計(jì)算不同計(jì)算不同初始濃度的初速率，進(jìn)而確定該反應(yīng)的微分速率初始濃度的初速率，進(jìn)而確定該反應(yīng)的微分速率方程與反應(yīng)級數(shù)。方程與反應(yīng)級數(shù)。 第六頁，共14頁。三、儀器藥品1、儀器 大試管，小試管，10mL吸量管，秒表，量筒2、藥品 過二硫酸銨，碘化鉀，硫代硫酸鈉，硫酸銨，硝酸銅，淀粉溶液第七頁，共14頁。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、濃度對化學(xué)反應(yīng)的影響（計(jì)算k，m，n） 在室溫條件下，按表8-1配方橫排取五組液體。先取完五組一種液體，再取第二種。 例如，用量筒分別取20.0mL 0.20molL-1 K

5、I溶液， 8.0mL 0.010molL-1 Na2S2O3溶液與2.0mL 0.4%淀粉溶液，全部倒入燒杯中，混合均勻?yàn)榈谝唤M。然后用另一量取20.0mL 0.20molL-1(NH4)2S2O8溶液，迅速倒入上述混合液中，同時(shí)按動秒表，并不停攪動，仔細(xì)觀察。當(dāng)溶液剛出現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，立即停止計(jì)時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間和室溫。 第八頁，共14頁。2、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 取上面五組實(shí)驗(yàn)中最慢的一組，按表中藥品用量，取上面五組實(shí)驗(yàn)中最慢的一組，按表中藥品用量，放入不同溫度水浴中，當(dāng)溫度達(dá)到平衡時(shí)，將過二放入不同溫度水浴中，當(dāng)溫度達(dá)到平衡時(shí)，將過二硫酸銨溶液迅速加入，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，

6、當(dāng)溶液出現(xiàn)硫酸銨溶液迅速加入，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，當(dāng)溶液出現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間。藍(lán)色時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間。 第九頁，共14頁。表8-1 第十頁，共14頁。3、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響取上面五組實(shí)驗(yàn)中最慢的一組，按表中藥品用量，取上面五組實(shí)驗(yàn)中最慢的一組，按表中藥品用量，在加在加2滴滴0.02molL-1Cu(NO3)2溶液后，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，溶液后，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，當(dāng)溶液出現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間。將此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)當(dāng)溶液出現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間。將此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與表的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性比較，看看催化劑對反應(yīng)速度與表的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性比較，看看催化劑對反應(yīng)速度的影響。的影響。 第十一頁，共14頁。五

7、、數(shù)據(jù)處理1、反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)速率常數(shù)的計(jì)算反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)速率常數(shù)的計(jì)算對速率方程對速率方程v=kcm（S2O82-）cn（I-）兩邊取對數(shù)：兩邊取對數(shù)： lgv=mlgc （S2O82-） +nlg c（I-） +lgk以實(shí)驗(yàn)一，二，三中的以實(shí)驗(yàn)一，二，三中的lgv對對lgc（S2O82-）作圖，得）作圖，得一斜率為一斜率為m的直線。以實(shí)驗(yàn)一，四，五中的的直線。以實(shí)驗(yàn)一，四，五中的lgv對對lgc（I-）作圖，可求得一斜率為）作圖，可求得一斜率為n的直線，總反應(yīng)級的直線，總反應(yīng)級數(shù)為數(shù)為m+n。將求得的將求得的m與與n代入代入v=kcm（S2O82-）cn（I-）便可求得反應(yīng)速率常數(shù)。便可求得反應(yīng)速率常數(shù)。 第十二頁，共14頁。2、反應(yīng)活化能的計(jì)算反應(yīng)活化能的計(jì)算lgk=A-Ea/2.30RT。Ea為反應(yīng)活化能，為反應(yīng)活化能，R為摩爾氣體常為摩爾氣體常數(shù)，數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。測出不同溫度的為熱力學(xué)溫度。測出不同溫度的k值，一值，一lgk對對1/T作圖，可得一斜率為作圖，可得一斜率為-Ea/2.3