碘钟反应实验报告

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1、碘钟反应一实验目的1．了解浓度、温度对反应速率的影响。2．学习测定K2S2O8氧化KI的反应速率常数及活化能的原理和方法。3．练习用计算法、作图法处理实验数据。二实验原理水溶液中，Ｋ2Ｓ2Ｏ8与KI发生如下反应的离子方程式　　S2O82-＋２I-＝I２＋２SO４2-在温度和离子强度不变，反应速率与反应物浓度的关系可近似表示为即动力学方程：•Ｖ＝-d[S2O82-]／dt＝k[S2O82-]m[Ｉ-]n通常人们认为S2O82-氧化I-通常经历两个步骤　　S2O82-＋I-＝[IS2O8]３-。。。。。。。。

2、。。。。。（１）　　[IS2O8]３-＋I-＝I２＋２SO４2-。。。。。。。。（２）反应（１）为速控步骤，则其速率方程为　　　　-d[S2O82-]／dt＝k[S2O82-][I-]若[I-]不变（[I-]>>[S2O82-]）则其速率方程为　　　-d[S2O82-]／dt＝k１[S2O82-]k１＝k[I-]，上述反应假定为准一级反应，则　　　　　　㏑[S2O82-]＝－k１t＋㏑[S2O82-]０以㏑[S2O82-]对时间t作图，即可求得反应速率常数k１为了保持[I-]不变，本实验采用加入S2O３2

3、方法：２S2O３2-＋I２＝２I-＋S４O６2-此反应很快，可认为瞬间完成。由加入的Na2S2O3的体积及其浓度，可以算出每次溶液呈现蓝色时所消耗的Na2S2O3的量，从而求出此时刻的S2O82-，得到一系列K2S2O8的浓度及其对应的反应时间，从而求的速率常数k1，改变反应温度，可求得不同反应温度的k1值，根据阿仑尼乌斯公式　Ｋ=Ａｅ－Ea/RT取对数　　　㏑Ｋ＝－Ea/RT＋㏑Ａ以㏑Ｋ对1/T作图，求出直线斜率，即可求得活化能Ea三装置和流程简图仪器：恒温槽，电子秒表，微量注射器，量筒（10ml），移

4、液管(25ml，10ml)，吸耳球，环形搅拌器，大试管，容量瓶，烧杯试剂：(Ｋ2Ｓ2Ｏ8０.０５０mol·L-1)ＫＩ(0.１００mol·L-1)Na2S2O3(0.01２５mol·L-1)淀粉(１％，Ｗ/Ｖ)流程：１.恒温槽调至所需温度，恒温。２.大试管装入２５ml蒸馏水，１０mlＫＩ溶液，２ml淀粉液，→恒温１０分钟　Ｋ2Ｓ2Ｏ8放入容量瓶中→恒温１０分钟3．用微量注射器取３００μl　Na2Ｓ2Ｏ３注入大试管中，用环形搅拌器使其混合均匀。4．移液管取１０ml已恒温Ｋ2Ｓ2Ｏ8注入大试管，流出一半时计时

5、，至溶液颜色变蓝，暂停秒表，记下时间读数，立即再加入３００μl　Na2Ｓ2Ｏ３，搅拌溶液，开动秒表，继续计时颜色变化暂停记时，重复记五次。四原始数据及数据处理22℃25℃28℃31℃34℃[S2O82-]㏑[S2O82-]t14’19”973’28”312’45”182’13”871’53”280.0266-3.629t29’47”566’33”685’08”714’01”243’21”430.0261-3.646t313’27”319’52”317’24”025’49”405’04”770.0256-3

6、.682t417’13”8413’18”629’55”877’47”276’37”490.0252-3.682t521’06”3716’40”6212’31”009’53”938’10”240.0247-3.700五实验结果及讨论思考题：1.碘钟反应的基本条件是什么？答：（1）在反应过程中维持[I-]不变，为此本实验采用补偿法，通过加入一定浓度的Na2S2O3来维持[I-]在反应过程中不变。（2）在测反应活化能时，要求在实验温度范围内Ea不随温度变化。2.根据实验原理及实验方法，活化能的测定是否可以简化？

7、答：可以。如果我们所需数据仅为活化能Ea，由书中式（7）㏑[S2O82-]＝－k１t＋㏑[S2O82-]０如果固定反应后，[S2O82-]不变，即Kt=㏑[S2O82-]０-㏑[S2O82-]=C(常数)----------------------（11）对上式左右取对数得㏑k+㏑t=㏑C将上式代入（10）式得：㏑C-㏑t=－Ea/RT＋㏑Ａ整理得㏑t=㏑C+Ea/RT-㏑Ａ作1/T对㏑t直线，斜率为Ea/R，即可求得Ea。实验讨论1.所用的试剂若混有少量的Fe３+，Cu２+，对反应会有催化作用，必要时要

8、加入缓冲试剂，来消除这些离子的影响。2.向混合溶液中加入Ｋ2Ｓ2Ｏ8，要越快越好。3.为保证实验数据的准确性，在反应过程中要注意恒温的控制以及温度的调节。4.实验温度不能太，否则速率太快不易控制，实验误差大。1.KI溶液不稳定，易被空气氧化而使无色溶液变成淡黄色而导致反应时间缩短，配好以后的三个小时内可照常使用。放置时间长若溶液变黄，可滴加Na2S,直至黄色褪去即可继续使用。2.反应中的搅拌速度对反应时间也有影响，搅拌得越快，