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实验化学反应速率与活化能的测定
实验日期:______ 室温:______ 操作人:________ 一. 实验目的要求 二. 实验原理 三. 实验仪器与试药 四. 实验步骤 五. 实验记录及数据处理 六. 注意事项 七. 思考题 一.目的要求 验证实验浓度、温度及催化剂对反应速率影响的理论 据Arrhenius方程式,学会使用作图法测定反应活化能 巩固吸量管的使用及恒温操作 二.实验原理 S2O82-+3I-=2SO42-+I3- 2S2O32-+I3-=S4O62-+3I- (快反应) 从方程式可知,反应消耗的[S2O82-]: [ S2O32- ]=1:2, 即△[S2O82-]= △[ S2O32- ]/2= [ S2O32- ]/2 △t K[S2O82-][I-] 因为 △[S2O82-] 所以 K= △[S2O82-] △t [S2O82-][I-] [S2O32-] 2△t [S2O82-][I-] = V= △[S2O82-] △t [S2O32-] 2△t = = lgK= -Ea 2.303RT +C ﹛ Ea为活化能 R为气体常数(8.314J?K-1 ?mol-1) 以lgK对 1 T 作图,可得一条直线,其斜率S= -Ea 2.303R 三.实验仪器与试药 大、小试管;烧杯;吸量管(10ml);温度计;量筒 K2S2O8(0.20mol?L-1);KI(0.20mol?L-1); Na2S2O3(0.010mol?L-1) (NH4)2SO4 (0.20mol?L-1);Cu(NO3)2 (0.20mol?L-1) ;0.2%淀粉溶液 四.实验步骤 浓度对化学反应速度的影响 温度对化学反应速度的影响 催化剂对化学反应速度的影响 活化能的测定:以实验编号4~6号测定的lgK对1/T作图,求得斜率S用以计算活化能(查表得此反应活化能为51.58KJ/mol),并求相对误差。 ( ?理论值-实验值? 理论值 ?100% ) 实验编号 试剂用量(ml) 1 2 3 4 5 6 7 0.2mol/L KI 10 10 10 10 10 10 10 2g/L 淀粉 4 4 4 4 4 4 4 0.01mol/L Na2S2O3 8 8 8 8 8 8 8 0.2mol/L (NH4)2SO4 0 5 7.5 0 0 0 0* 0.2mol/L K2S2O8 10 5 2.5 10 10 10 10 五.实验记录及数据处理 浓度、温度及催化剂对反应速度的影响 1 2 3 4 5 6 7 起始浓度(mol/L) K2S2O8 KI Na2S2O3 反应温度(℃)** 1/T(K-1) 反应时间t(s) 反应速度v[mol/(L?S)] 反应速度常数K [L/(mol ?S)] lgK 实验编号 *另加0.2mol/L Cu(NO3)2 2 ~3滴,做催化剂 **1,2,3,6和7号为室温;4号为室温+20℃;5号为室温+10℃ 1?T(?10-3) lgK (3.16?10-3,-1.7) (3.27?10-3,-1.97) 以实验编号4~6号测定的lgK对1/T作图 六. 注意事项 本实验要卡好反应时间即△t(即刚混合至刚出现兰色) 溶液取量要准确才能保证浓度准确,且配置好的试剂不宜放置过久 K2S2O8液单独用小试管装且准备好后迅速倒入大试管(其他溶液装入大试管)一直搅拌 每换一个编号大试管一定要洗净 作图用两点法求斜率取单位很重要,否则误差较大 七.思考题 根据实验结果,说明各种因素(浓度、温度、催化剂)是如何影响化学反应速率的? 答:浓度越大化学反应速率越大;温度越高化学反应速率越高,而加入的Cu(NO3)2催化剂改变了反应机理。 若不用S2O82-,而用I-或I3-的浓度变化来表示反应速率,则反应速率常数k是否一样? 答:理论上一样。 实验中,为什么要迅速把K2S2O8溶液加到其他几种物质的混合溶液中? 答:主要是使△t尽量准确。 实验中为什么可以由反应溶液出现兰色的时间长短来计算反应速率?当溶液出现兰色后,反应是否就停止了? 答:由实验原理知反应液出现兰色是由于S2O32- 刚消耗完,反应产生的I3-与淀粉形成兰色; 当溶液出现兰色后,反应(I)并没有停止。
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