化学反应速率与活化能的测定实验报告.doc

、温度及催化剂对化学反应速率的影响。(NH4)2S2O8与KI反应的速率、反应级数、速率系数和反应的活化能。实验原理(NH4)2S2O8和KI在水溶液中发生如下反应:S2O82-(aq)+3I-(aq)= 2SO42-(aq)+I3-(aq)(1)这个反应的平均反应速率为=-=式中:──反应的平均反应速率;──时间内的浓度变化;,──,的起始浓度;──该反应的速率系数;──反应物,的反应级数,为该反应的总级数。为了测出在一定时间()内S2O82-的浓度变化,在混合(NH4)2S2O8和KI溶液的同时,加入一定体积的已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉,这样在反应(1)进行的同时,还有以下反应发生:2S2O32-(aq)+I3-(aq)══S4O62-(aq)+3I-(aq)(2)由于反应(2)的速率比反应(1)的大得多,由反应(1)生成的I3-会立即与S2O32-反应生成无色的S4O62-和I-。这就是说,在反应开始的一段时间内,溶液呈无色,但当Na2S2O3一旦耗尽,由反应(1)生成的微量I3-就会立即与淀粉作用,使溶液呈蓝色。由反应(1)和(2)的关系可以看出,每消耗1molS2O82-就要消耗2mol的S2O32-,即(S2O82-)=(S2O32-)由于在时间内,S2O32-已全部耗尽,所以(S2O32-)实际上就是反应开始时Na2S2O3的浓度,即-(S2O32-)=(S2O32-)这里的(S2O32-)为Na2S2O3的起始浓度。在本实验中,由于每份混合液中Na2S2O3的起始浓度都相同,因而(S2O32-)也是相同的,这样,只要记下从反应开始到出现蓝色所需要的时间(),就可以算出一定温度下该反应的平均反应速率:===按照初始速率法,从不同浓度下测得的反应速率,即可求出该反应的反应级数α和β,进而求得反应的总级数(α+β),再由求出反应的速率系数。由Arrhenius方程得式中:──反应的活化能;──摩尔气体常数,=·mol-1·K-1;──热力学温度求出不同温度时的值后,以对作图,可得一直线,由直线的斜率可求得反应的活化能。Cu2+可以加快(NH4)2S2O8与KI反应的速率,Cu2+的加入量不同,加快的反应速率也不同。仪器、药品及材料仪器:恒温水浴一台,烧杯(50ml)5个(标上1、2、3、4、5),量筒[10ml4个,·L-1(NH4)2S2O8,·L-1KI,·L-1KNO3,·L-1(NH4)2SO4;5ml2个,·L-1Na2S2O3,%淀粉],秒表1块,玻璃棒或电磁搅拌器。药品:(NH4)2S2O8(·L-1),KI(·L-1),Na2S2O3(·L-1),KNO3(·L-1),(NH4)2SO4(·L-1),淀粉溶液(%),Cu(NO3)2(·L-1)。,求反应级数、速率系数在室温下,按表1所列各反应物用量,用量筒准确量取各各试剂,·L-1(NH4)2S2O8溶液外,其余各试剂均可按用量混合在各编号烧杯中,·L-1(NH4)2S2O8