hx 甲酸氧化反应动力学的测定

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1、专业：材料0802姓名：黄熙学号：3080102490日期：2011/04/27地点：化学实验室__________实验报告课程名称：大学化学实验（P）指导老师：陈平成绩：____________实验名称：甲酸氧化反应动力学的测定_一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验名称：甲酸氧化反应动力学的测定一、实验目的：1．用电动势法测定甲酸被溴氧化的反应动力学。2．了解化学动力学实验

2、和数据处理的一般方法。3．加深理解反应速率方程、反应级数、速率常数、活化能等重要概念和一级反应动力学的特点、规律。二、实验原理：甲酸被溴氧化的反应的计量方程式如下：HCOOH+Br2®CO2+2H++2Br–对此反应，除反应物外，[Br–]和[H+]对反应速度也有影响，严格的速率方程非常复杂。在实验中，当使Br–和H+过量、保持其浓度在反应过程中近似不变时，则反应速率方程式可写成：-d[Br2]/dt=k[HCOOH]m[Br2]n（11-1）如果HCOOH的初始浓度比Br2的初始浓度大得多，可认为在

3、反应过程中保持不变，这时（11-1）式可写成：-d[Br2]/dt=kˊ[Br2]n(11-2)其中：kˊ=k[HCOOH]m（11-3）只要实验测得[Br2]随时间变化的函数关系，即可确定反应级数n和速度常系kˊ。如果在同一温度下，用两种不同浓度的HCOOH分别进行测定，则可得两个kˊ值。kˊ1=k[HCOOH]1m(11-4)kˊ2=k[HCOOH]2m(11-5)联立求解式（11-4）和（11-5），即可求出反应级数m和速度常数k。本实验采用电动势法跟踪Br2浓度随时间的变化，以饱和甘汞电极（或

4、银—氯化银电极）和放在含Br2和Br–的反应溶液中的铂电极组成如下电池：（一）Hg,Hg2Cl2

5、Cl–

6、

7、Br–,Br2

8、Pt（＋）该电池的电动势是：E=E0Br2/Br–＋(RT/2F)(ln[Br2]/[Br–]2)－E甘汞（11-6）当[Br–]很大，在反应过程中Br–浓度可认为保持不变，上式可写成：E=Const.＋(RT/2F)(ln[Br2])(11-7)若甲酸氧化反应对Br2为一级，则-d[Br2]/dt=kˊ[Br2](11-8)积分，得ln[Br2]=Const.—kˊt(11-9

9、)将（11-9）式代入（11-7）式，并对t微分：kˊ=－(2F/RT)（dE/dt）(11-10)因此，以E对t作图，如果得到的是直线，则证实上述反应对Br2为一级，并可以从直线的斜率求得kˊ。上述电池的电动势约为0.8V，而反应过程电动势的变化只30mV左右。当用自动记录仪或电子管伏特计测量电势变化时，为了提高测量精度而采用图11-1的接线法。图中用蓄电池或用电池串接1k欧姆绕线电位器，于其中分出一恒定电压与电池同极连接，使电池电势对消一部分。调整电位器，使对消后剩下约20~30毫伏，因而可使测量

10、电势变化的精度大大提高。本实验采用SunyLAB2000无纸记录仪。三、仪器与试剂：仪器SunyLAB2000无纸自动记录仪一台；超级恒温槽一套，分压接线匣；饱和甘汞电极1支；铂电极1支；磁力搅拌器1台；有恒温夹套的反应池1个；50ml移液管1支；25ml移液管1支；10ml移液管1支（公用）；5ml移液管4支（公用）；洗瓶1只；洗耳球；倾倒废液的塑料杯。试剂0.02mol·dm-3溴水（本实验室是配0.0075mol·dm-3溴试剂贮备液）；2.00mol·dm-3HCOOH；4.00mol·dm-

11、3HCOOH；2mol·dm-3盐酸；1mol·dm-3KBr。四、实验步骤：1．调节超级恒温槽至所需温度（24℃左右。若调到25℃，实际会超过25℃），开动循环泵，使循环水在反应池夹套中循环。2．配溶液：用移液管向反应器中分别加入75ml水，10mlKBr，5ml溴试剂，再加入5ml盐酸。3．装好电极和搅拌棒，并接好测量线路，开动搅拌器，使溶液在反应器内恒温，打开记录仪，当电势曲线不随时间变化时（此时溴已完全生成），取5ml2mol·dm-3甲酸溶液从小孔注入反应池，在记录仪上按停止再按开始，开始记

12、录。记录仪上应绘出一条上升直线。上升到15以上按下停止，在电脑上保存相应数据。4．甲酸浓度增大一倍（4mol·dm-3），保持温度及其余组分浓度不变，重复上述步骤再测定一条E~t曲线，测完后在电脑上保存。5．将反应温度调至35℃，所加甲酸浓度仍为2mol·dm-3，其余组分浓度均不变，重复上述步骤测定一条E~t曲线，测完后在电脑上保存。6．实验结束后，反应池用去离子水冲洗，铂电极洗后放回原处。关闭分压器线路及其它电源。五、数据记录及处理：序号温度/℃甲酸