1、普通化学与分析化学实验 重庆医科大学药学院 实验一化学反应速率和活化能的测定 一 实验目的1 通过实验了解浓度 温度和催化剂对反应速率的影响 2 了解 NH4 2S2O8氧化KI的反应速率的测定原理和方法 3 学习作图法处理实验数据 二 实验原理 在水溶液中 过二硫酸铵 NH4 2S2O8 和碘化钾 KI 发生如下反应 根据速率方程 该反应的反应速率v可表示为 t时间内的平均反应速率 反应速率常数 S2O82 和 I 分别为两种离子的初始浓度 m n 为反应级数 为了能够测出反应在 t时间内离子浓度的改变值 在 NH4 2S2O8和碘化钾KI反应的同时 加入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液
2、和淀粉溶液 一旦Na2S2O3耗尽 生成微量的I3 就立即与淀粉作用 使溶液显蓝色 二 实验原理 消耗S2O82 的浓度为消耗S2O32 浓度的一半 即 S2O82 注 当硫代硫酸钠耗尽时 S2O32 就是开始时Na2S2O3的浓度 二 实验原理 在本实验中 每份混合溶液中Na2S2O3的起始浓度都是相同的 因而 S2O32 不变 因此 只要记下反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间 t 即可求出反应速率 S2O82 t 二 实验原理 根据反应速率方程 k S2O82 m I n利用求出的反应速率 就可以计算m和n 进一步可求出速率常数k值 反应速率常数k与反应温度T有如下关系 lgk A式中Ea
3、为反应的活化能 R为气体常数 T为绝对温度 测出不同温度下的k值 以lgk对1 T作图可得一直线 由直线的斜率可求出反应的活化能Ea值 二 实验原理 三 仪器与试剂 恒温水浴量筒 10mL 25mL 温度计秒表烧杯 100mL 0 02mol L 1Cu NO3 20 20mol L 1KI0 2 淀粉溶液0 20mol L 1KNO30 20mol L 1 NH4 2S2O80 01mol L 1Na2S2O30 20mol L 1 NH4 2SO4 1 浓度对反应速率的影响在室温下 用量筒分别量取0 20mol L 1的KI溶液20mL 0 010mol L 1的Na2S2O3溶液8mL和
4、0 2 淀粉溶液4mL 都加到150mL锥形瓶中 混匀 再用另一个量筒取0 20mol L 1的 NH4 2S2O8溶液20mL 快速加到盛混合溶液的150mL锥形瓶中 同时开动秒表 将溶液搅匀 当溶液刚出现蓝色时 立即停表 记下反应时间和温度 四 实验步骤 用同样的方法按表1中的用量 完成序号2 5的其它实验 为使每次实验中溶液离子强度和总体积不变 不足的量分别用0 20mol L 1的KNO3溶液和0 20mol L 1的 NH4 2SO4溶液补足 四 实验步骤 表1浓度对反应速率的影响 2 温度对反应速度的影响按表1中实验序号4的用量 把KI Na2S2O3 KNO3和淀粉溶液加到烧杯中
5、 把 NH4 2S2O8溶液加到大试管中 并把它们放在比室温高10 的恒温水浴锅中 当溶液温度与水的温度相同时 把 NH4 2S2O8溶液迅速加到KI混合溶液中 记录反应时间 在高于室温20 30 条件下 重复以上操作 这样共得到四个温度下的反应时间 结果列于表2 四 实验步骤 四 实验步骤 表2温度对反应速率的影响 3 催化剂对反应速率的影响按表1中序号4的用量 先在混合溶液中加2滴0 02mol L 1的Cu NO3 2溶液 混匀 然后迅速加入 NH4 2S2O8溶液 并记录反应时间 同没有加入Cu NO3 2溶液的相同条件反应比较催化剂对反应速率的影响 四 实验步骤 表3催化剂对反应速率
6、的影响 四 实验步骤 4 求反应的活化能Ea计算不同温度下的反应速率常数k列于表4 以lgk对1 T作图 通过直线的斜率求出反应的活化能Ea 四 实验步骤 四 实验步骤 表4求反应的活化能 五 数据处理 1 计算反应级数 2 计算速率常数和活化能 六 操作要点和注意事项 1 试剂的加入顺序要一致 2 加入最后一种试剂时要迅速 并同时计时 3 溶液一变色 就立即停止计时 1 实验中为什么可以用反应出现蓝色的时间长短来计算反应速率 反应溶液出现蓝色后 反应是否就终止了 2 Na2S2O3的用量过多或过少 对实验结果有何影响 3 本实验中反应物S2O82 和I 的化学计量数不同 如果反应速率不是用S2O82 而是用I 来表示 为什么求得的反应速率却是相同的 七 思考题
