1、实验五化学反应速度和活化能 一 实验目的 1 了解浓度 温度和催化剂对反应速度的影响2 测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速度 并计算反应级数 反应速度常数和反应的活化能3 练习在水浴中保持恒温的操作4 练习用作图法处理实验数据 二 实验原理 在水溶液中 NH4 2S2O8 3KI NH4 2SO4 K2SO4 KI3 离子方程式 S2O82 3I 2SO42 3I3 慢 根据速率方程及反应速度V可表示为 K S2O82 I v 瞬时速度 反应级数 当 t 0 K S2O82 I 为了能测得反应在 T时间内S2O82 浓度的改变值 需要在混合 NH4 2SO8和KI溶液的同时 注入一定体积的浓度
2、已知的Na2S2O3和淀粉溶液 及在上述反应的同时还进行下列反应 2S2O32 I3 S4062 3I 该反应十分快 因此在反应开始阶段看不到蓝色 一旦Na2S2O3耗尽溶液就会呈现蓝色 测定反应级数 的方法如下 保持 I 不变 将式 K S2O8 I 的两边取对数 则lg lg S2O82 常数 同理求得 的数值 已知反应分级数 可通过 K S2O82 I 求得反应速度常数K 由阿累尼乌丝公式可知lgk B测出不同温度下反应的反应 为横坐标作图 得一直线 求出此斜率即可算出活化能Ea 速率常数 以lgk为纵坐标 其斜率为 三 实验内容 1 测定反应物起始浓度不同时的反应速度 在室温条件下 进
3、行表8 1中编号I的实验 用量筒分别量取20 0ml0 20mol LKI溶液 8 0ml0 01mol L 1的Na2SO3溶液和2 0ml0 4 淀粉溶液 全部加入烧杯中 混合均匀 然后用另一量筒量取20 0ml0 2ml LNa2S2O8溶液 迅速倒入上述混合液中 同时启动秒表 并不断振荡 仔细观察 当溶液刚出现蓝色时 立即按停秒表 记录反应时间和室温 用同样的方法按照表8 1中的编号II 编号III 编号IV 编号V做实验 见教材P118页 2 测定不同温度下的反应速度 按表8 1实验IV中的药品用量 将装有KI Na2S2O3 KNO3和淀粉混合液的烧杯和装有过硫酸铵溶液的小烧杯 放
4、入冰水浴中冷却 待它们的温度冷却至低于室温10 时 将 NH4 2S2O3溶液迅速加到KI等混合溶液中 同时计时并不断搅动 当溶液刚出现蓝色时 记录反应时间 此实验编号记为VI 同样方法在热水浴中进行高于10 的实验 此实验编号记为VII 将此两次实验数据IV VII和实验IV的数据记入表8 2中进行比较 P119页 3 催化剂对反应速度的影响 四 数据处理与讨论 通过作图计算反应级数 和 以及反应速度常数k和活化能Ea 按表8 1实验IV的用量 把KI Na2S2O3 KNO3和淀粉溶液加到150ml烧杯中 再加入2滴0 02mol L 1Cu NO3 2溶液 搅匀 然后迅速加入过二硫酸铵溶
5、液 搅动 记时 将此实验的反应速率与表8 1中实验IV的反应速率定性地进行比较可得到什么结论 Cu NO3 2可以加速反应 五 实验习题 1 根据化学反应方程式 是否能确定反应级数 用本实验的结果加以说明答 不是 只有基元反应的化学方程式才能确定反应级数 象本实验中 K2S2O8 3KI 2K2SO4 KI3的反应级数为2而非42 若不用S2O82 而用I 或I3 的浓度变化来表示反应速度 则反应速度常数K是否一样 答 是不一样的 S2O82 与I3 是1 1而S2O82 与I3 的计量比为1 3 又lg 2lg S2O82 始 常数 是定值 它们不变 K S2O8 I 故I 的改变 K也回发
6、生变化 3 实验室中为什么可以由溶液中出现蓝色的时间长短来计算反应的速度 反应溶液出现蓝色后 反应是否就终止了 答 S2O82 3I 2SO42 3I3 1 2S2O32 I3 S4062 3I 2 反应 1 进行很慢 而反应 2 几乎瞬间就可以完成 因此 在相同的时间内 当S2O32 反应完后 生成的I3 遇淀粉变蓝色 通过测定这段时间t 根据 即可求出v 此时 反应并未终止 4 用阿累尼乌斯公式计算反应的活化能 并与作图法得到的值 进行比较 答 公式计算所得值为51 36KJ mol 1 作图法得到的活化能为51 36KJ mol 1 5 下列操作对实验结果有何影响 取用七种试剂溶液前 多用滴管未洗干净 先加 NH4 2S2O8溶液 最后加KI溶液 没有迅速连续加入 NH4 2S2O8溶液 本实验 NH4 2S2O8的用连过多或过少 答 1 多用滴管未洗干净 引入杂质 也使实际用量减少 2 由于 NH4 2S2O8水解呈酸性 与Na2S2O3反应 从而使 S2O32 减小 反应时间缩短 从而反映速度偏大 3 影响反应时间 4 用量过多 会使 NH4 2S2O8的浓度过大 从而影响反应速度 用量过少 实验现象不明显
