化学反应速率与活化能的测定实验报告中学教育高考中学教育中学实验.pdf

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1、 化学反应速率与活化能的测定实验报告 姓名 班级 试验时间 第 室 号位 指导教师 实验目的 1 了解浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。2 测定（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 v=-228(S O)ctVV=228(S O)(I)kccg 式中：v 反应的平均反应速率；228(S O)cV tV时间内228S O的浓度变化；228(S O)c，(I)c 228S O，I的起始浓度；

2、k 该反应的速率系数；,反应物228S O，I的反应级数，为该反应的总级数。为了测出在一定时间（tV）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

3、用，使溶液呈蓝色。由反应（1）和（2）的关系可以看出，每消耗 1mol S2O82-就要消耗 2 mol 的 S2O32-，即 cV（S2O82-）=12cV（S2O32-）由于在tV时间内，S2O32-已全部耗尽，所以cV（S2O32-）实际上就是反应开始时 Na2S2O3的浓度，即 cV（S2O32-）=0c（S2O32-）这里的0c（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cV（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（tV），就可以算出一定温度下该反应的平均反应速率：v=228()c

4、S OtVV=2232c S OtVV=02232c S OtV 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和，进而求得反应的总级数（+），再由228vkcS OcIg求出反应的速率系数k。由 Arrhenius 方程得 lg2.303aEkART 式中：aE 反应的活化能；R 摩尔气体常数，R=J mol-1K-1;T 热力学温度 求出不同温度时的k值后，以 lg k对1T作图，可得一直线，由直线的斜率2.303aER可求得反应的活化能aE。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：

5、恒温水浴一台，烧杯（50ml）5个（标上 1、2、3、4、5），量筒10ml4 个，分别贴上L-1(NH4)2S2O8，L-1KI，L-1KNO3，L-1(NH4)2SO4；5ml 2 个，分别贴上 molL-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）。实验步骤 1.浓度对反应速率的影响，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，除L-1(NH4)2S2O8溶液外，其余各

6、试剂均可按用量混合在各编号烧杯中，当加入L-1(NH4)2S2O8溶液时，立即计时，并把溶液混合均匀（用玻璃棒搅拌或把烧杯放在电磁搅拌器上搅拌），等溶液变蓝时停止计时，记下时间tV和室温。计算每次实验的反应速率v，并填入表 1中。表 1 浓度对反应速率的影响 室温：15 实验编号 1 2 3 4 5 V(NH4)2S2O8/mL 10 5 10 10 V(KI)/mL 10 10 10 5 V(Na2S2O3)/mL 3 3 3 3 3 V(KNO3)/mL 5 V(NH4)2SO4/mL 5 V(淀粉溶液)/mL 1 1 1 1 1 学反应速率的影响测定与反应的速率反应级数速率系数和反应的活

7、化能实验原理和在水溶液中发生如下反应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的反应级数为该反应的在反应进行的同时还有以下反应发生由于反应的速率比反应的大得多由反应生成的会立即与反应生成无色的和这就是说在反应开始的一段时间内溶液呈无色但当一旦耗尽由反应生成的微量就会立即与淀粉作使溶液呈蓝色由反应和的都相同因而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即已全部耗尽所以实际上就是反应开始时的浓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C0(S2O82-)/(mol L-1)C0(I-)

8、/(mol L-1)C0(S2O32-)/(mol L-1)t/s C(S2O32-)/(mol L-1)v/（molL-1s-1）k/(mol L-1)1-s-1 用表 1 中实验 1、2、3的数据，依据初始速率法求；用实验 1、4、5的数据，求出，再求出（+）；再由公式228vkcS OcIg求出各实验的k，填表。2.温度对反应速率的影响，求活化能 按表 1 中实验 1 的试剂用量分别在高于室温 5、10和 15的温度下进行实验。这样就可测得这三个温度下的反应时间，并计算三个温度下的反应速率及速率系数，把数据和实验结果填入表 2 中。表 2 温度对反应速率的影响 实验编号 T/K t/s

9、v/(mol L-1s-1)k/(mol L-1)1-s-1 lg k 1T/（K-1）1 6 7 学反应速率的影响测定与反应的速率反应级数速率系数和反应的活化能实验原理和在水溶液中发生如下反应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的反应级数为该反应的在反应进行的同时还有以下反应发生由于反应的速率比反应的大得多由反应生成的会立即与反应生成无色的和这就是说在反应开始的一段时间内溶液呈无色但当一旦耗尽由反应生成的微量就会立即与淀粉作使溶液呈蓝色由反应和的都相同因而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

10、反应速率即已全部耗尽所以实际上就是反应开始时的浓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8 利用表 2中各次实验的k和 T，作lg k-T-1图，求出直线的斜率，进而求出反应（1）的活化能aE 3.催化剂对反应速率的影响 在室温下，按表 1 中实验 1的试剂用量，再分别加入 1滴、5滴、10滴 L-1Cu(NO3)2溶液 为使总体积和离子强度一致，不足 10滴的用L-1(NH4)2SO4溶液补充。表 3 催化剂对反应速率的影响 实验编号 9 10 11 加入 Cu(NO3)2溶液L-1)的滴数 1 5 10 反应时间t sV 反应速率v/(mol L-1s-1)将表 3 中的

11、反应速率与表 1中的进行比较，你能得出什么结论 思考题 1.若用 I-（或 I3-）的浓度变化来表示该反应的速率，则v和k是否和用 S2O82-的浓度变化表示的一样 2.实验中当蓝色出现后，反应是否就终止了 学反应速率的影响测定与反应的速率反应级数速率系数和反应的活化能实验原理和在水溶液中发生如下反应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的反应级数为该反应的在反应进行的同时还有以下反应发生由于反应的速率比反应的大得多由反应生成的会立即与反应生成无色的和这就是说在反应开始的一段时间内溶液呈无色但当一旦耗尽由反应生成的微量就会立即与淀粉作使溶液呈蓝色由反应和的都相同因而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即已全部耗尽所以实际上就是反应开始时的浓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