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1、化学反应速率及活化能的测定实验报告化学反应速率及活化能的测定实验报告 1.概述 化学反应速率用符号J或表示，其定义为： J=d/dt 为反应进度，单位是mol，t为时间，单位是s。所以单位时间的反应进度即为反应速率。 d=v-1BdnB 将式代入式得： J=v-1BdnB/dt 式中nB为物质B的物质的量，dnB/dt是物质B的物质的量对时间的变化率，vB为物质B的化学计量数。反应速率J总为正值。J的单位是mols-1。 根据质量作用定律，若A与B按下式反应： aAbBcCdD 其反应速率方程为： J=kcacb k为反应速率常数。 ab=n n为反应级数。n=1称为一级反应，n=2为二级反应
2、，三级反应较少。反应级数有时不能从方程式判定，如： 2HII2H2 看起来是二级反应。实际上是一级反应，因为 HIHI HIHH2I III2 反应决定于第一步慢反应，是一级反应。从上述可知，反应级数应由实验测定。 反应速率的测定 测定反应速率的方法很多，可直接分析反应物或产物浓度的变化，也可利用反应前后颜色的改变、导电性的变化等来测定，如： 可通过分析溶液中Cl-离子浓度的增加，确定反应速率，也可利用反应物和产物颜色不同，所导致的光学性质的差异进行测定。从上式还可以看到，反应前后离子个数和离子电荷数都有所改变，溶液的导电性有变化，所以也可用导电性的改变测定反应速率。概括地说，任何性质只要它与
3、反应物的浓度有函数关系，便可用来测定反应速率。但对于反应速率很快的 本实验测定2S2O8和KI反应的速率是利用一个 在水溶液中，2S2O8和KI发生以下反应： 这个反应的平均反应速率可用下式表示 2S2O8溶液和KI溶液混合时，同时加入一定体积的已知浓度的Na2S2O3 反应： 记录从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间t。由于在t时间内 式中，k代表量k的数值。 可求得反应速率常数k。 根据阿伦尼乌斯公式： 率等于Ea/2.303R，通过计算求出活化能Ea。 2.实验目的 掌握浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。 测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速率，并计算反应级数、反应速率常数及反应的活
4、化能。 初步练习用计算机进行数据处理。 3.实验内容 实验浓度对化学反应速率的影响 在室温下，取3个量筒分别量取20ml 0.20molL-1 KI溶液、8.0ml 0.010 mol L-1 Na2S2O3溶液和 4.0mL 0.2淀粉溶液，均加到150mL烧杯中，混合均匀。再用另一个量筒取 20mL0.20mol L-12S2O8溶液，快速加到烧杯中，同时开动秒表，并不断搅拌。当溶液刚出现蓝色时，立即停秒表，记下时间及室温。 用同样的方法按照表3-1中的用量进行另外4次实验。为了使每次实验中的溶液的离子强度和总体积保持不变，不足的量分别用0.20molL-1 KNO3溶液和0.20molL
5、-12SO4溶液补足。 表3-1 不同浓度时平均反应速率 用表中实验，的数据作图求出a，用实验，的数据作图求出b，然后再计算出反应速率常数k。 温度对化学反应速率的影响 按表3-1实验中的用量，把KI，Na2S2O3，KNO3和淀粉的混合溶液加到150mL烧杯中，把2S2O8溶液加到另一个烧杯中，并将两个烧杯放入冰水浴中冷却。等烧杯中的溶液都冷到O时，把2S2O8溶液加到KI混合溶液中，同时开动秒表，并不断搅拌，当溶液刚出现蓝色时，记下反应时间。 在10，20和30的条件下，重复上述实验。将结果填于表3-2中。用表3.2的数据，以lgk对1/T作图，求出反应的活化能。 表3-2不同温度时平均反
6、应速率 催化剂对反应速率的影响 在 150mL烧杯中加入10mL 0.20molL-1KI溶液，4.0mL淀粉溶液，8.0mL 0.010molL-1 Na2S2O3溶液和10mL 0.20molL-1 KNO3溶液，再加入1滴0.02molL-1 Cu2溶液。搅拌均匀，然后迅速加入20mL 0.20molL-12S2O8溶液，搅拌，记下反应时间，并与前面不加催化剂的实验进行比较。 4.思考题 通过上述实验总结温度、浓度、催化剂对反应速率的影响。 上述反应中，溶液出现蓝色是否反应终止？ 另外，实验数据的处理，除了用方格纸作图并进行计算外，还可以利用计算机进行数据处理。计算机处理实验数据的程序及使用说明如下： 帮助文件 使用说明： 1.打开与选择菜单 按F10键即可激活顶层菜单，然后使用方向键选择顶层菜单项，按回车键即可打开所选择的菜单。使用热键即可快速地打开该字母所对应的菜单。 打开菜单后即可使用方向键选择菜单项，选中后按回车键即可执行此菜单项。打开菜单后，按菜单项中加亮的字母也可以执行该菜单项。使用热键即可快速地执行对应的菜单项。 当一个菜单项处于灰色时，表示该菜单项当前不可使用，必须进行一些前备工作后才可以使用。 任何时候当选择“OK”或“确认”即表示确认本次操作。选择Cancel或“取消”即表示取消本次操作。
