化学反应速率与活化能的测定实验报告

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1、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-1BdnB　　　　　（3-2）将式（3-2）代入式（3-1）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（对反应物vB取负值，产物vB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

2、=kca（A）cb（B）k为反应速率常数。a＋b=nn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→I2＋H2看起来是二级反应。实际上是一级反应，因为HI→H＋I（慢）HI＋H→H2＋I（快）I＋I→I2（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

3、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（NH4）2S2O8（过二硫酸铵）和KI反应的速率是利用一个 在水溶液中，（NH4）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  （NH4）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Δt。由于在Δt时间内  式中，｛

4、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　（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20ml0.20mol·L-1KI溶液、8.0ml0.010mol·L-1Na2S2O3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20

5、mL0.20mol·L-1（NH4）2S2O8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-1KNO3溶液和0.20mol·L-1（NH4）2SO4溶液补足。表3-1　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，Na2S2O3，KNO3和

6、淀粉的混合溶液加到150mL烧杯中，把（NH4）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（NH4）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lg｛k｝对1/T作图，求出反应（1）的活化能。表3-2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10mL0.20mol·L-1KI溶液，4.0mL淀粉溶液，8.0mL0.010mol·L-1Na2S

7、2O3溶液和10mL0.20mol·L-1KNO3溶液，再加入1滴0.02mol·L-1　Cu（NO3）2溶液。搅拌均匀，然后迅速加入20mL0.20mol·L-1（NH4）2S2O8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

8、方向键（→，←）选择顶层菜单项，按回车