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    化学反应速率及活化能测定实验报告

    时间：2020-08-31 11:40:25 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：化学反应 活化 速率

    　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 ξ 表示，其定义为：

    　J=dξ/dt

    　 （3-1）

    　ξ 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。

    　dξ=v -1 B dn B

    　 （3-2）

    　将式（3-2）代入式（3-1）得：

    　J=v -1 B dn B /dt 式中 n B 为物质 B 的物质的量，dn B /dt 是物质 B 的物质的量对时间的变化率，v B 为物质 B 的化学计量数（对反应物 v B 取负值，产物 v B 取正值）。反应速率 J 总为正值。J 的单位是 mol·s -1 。

    　 根据质量作用定律，若 A 与 B 按下式反应：

    　aA＋bB→cC＋dD 其反应速率方程为：

    　J=kc a （A）c b （B）

    　k 为反应速率常数。

    　a＋b=n n 为反应级数。n=1 称为一级反应，n=2 为二级反应，三级反应较少。反应级数有时不能从方程式判定，如：

    　2HI→I 2 ＋H 2

    　看起来是二级反应。实际上是一级反应，因为 HI→H＋I（慢）

    　HI＋H→H 2 ＋I（快）

    　I＋I→I 2 （快）

    　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，任何性质只要它与反应物（或产物）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（NH 4 ）

    　2 S 2 O 8 （过二硫酸铵）和 KI 反应的速率是利用一个

    　 在水溶液中，（NH 4 ）

    　2 S 2 O 8 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

    　 （NH 4 ）

    　2 S 2 O 8 溶液和 KI 溶液混合时，同时加入一定体积的已知浓度的 Na 2 S 2 O 3

    　反应：

    　记录从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间 Δt。由于在 Δt 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－E a /2.303R，通过计算求出活化能 E a 。

    　 . 2. 实验目的

    　 （1）掌握浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。

    　（2）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化能。

    　（3）初步练习用计算机进行数据处理。

    　 . 3. 实验内容

    　 （1）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 0.20mol·L -1

    　KI 溶液、8.0ml 0.010 mol· L -1

    　Na 2 S 2 O 3 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 -1 （NH 4 ）

    　2 S 2 O 8 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 0.20mol·L -1

    　KNO 3 溶液和 0.20mol·L -1 （NH 4 ）

    　2 SO 4 溶液补足。

    　表 表 3 3- -1 1

    　不同浓度时平均反应速率

    　 用表中实验Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ的数据作图求出 a，用实验Ⅰ，Ⅳ，Ⅴ的数据作图求出 b，然后再计算出反应速率常数 k。

    　（2）温度对化学反应速率的影响

    　按表 3-1 实验Ⅳ中的用量，把 KI，Na 2 S 2 O 3 ，KNO 3 和淀粉的混合溶液加到 150mL 烧杯中，把（NH 4 ）

    　2 S 2 O 8 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（NH 4 ）

    　2 S 2 O 8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 lg｛k｝对 1/T 作图，求出反应（1）的活化能。

    　表 表 3 3- -2 2 不同温度时平均反应速率

    　 （3）催化剂对反应速率的影响 在 150mL 烧杯中加入 10mL 0.20mol·L -1 KI 溶液，4.0mL 淀粉溶液，8.0mL 0.010mol·L -1

    　Na 2 S 2 O 3 溶液和 10mL 0.20mol·L -1

    　KNO 3 溶液，再加入1 滴 0.02mol·L -1

    　 Cu（NO 3 ）

    　2 溶液。搅拌均匀，然后迅速加入 20mL 0.20mol·L -1 （NH 4 ）

    　2 S 2 O 8 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

    　 （1）通过上述实验总结温度、浓度、催化剂对反应速率的影响。

    　（2）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

    　 （1）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（Enter）键即可打开所选择的菜单。使用热键（Alt＋菜单上加亮的字母）即可快速地打开该字母所对应的菜单。

    　（2）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（菜单项后部提示的组合键）即可快速地执行对应的菜单项。

    　（3）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。

    　（4）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。

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