甲酸氧化反应动力学测定.pdf

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1、实验报告课程名称：中级化学实验II指导老师：王永尧成绩：_______________实验名称：甲酸氧化反应动力学的测定实验类型：同组学生姓名：尹奇【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、速率系数、活化能等重要概念和一级反应动力学的特点、规律。【实验原理】甲酸被溴氧化的计量方程如下+-HCOOH+Br2→CO2+2H+2Br-+对该反应，除反应物外，[Br]和[H]对反应速率也有影响，严格的速率方程非常复杂。在实-+验中，当使Br和H过量、保持其浓度在反应方

2、程中近似不变时，则反应速率方程式可写成mn-d[Br2]/dt=k[HCOOH][Br2]（1）如果初始的[HCOOH]比[Br2]大得多，可认为在反应过程中[HCOOH]保持不变，这时n-d[Br2]/dt=k’[Br2]（2）m式中，k’=k[HCOOH]。因此，只要实验测得[Br2]随时间t变化的函数关系，即可确定反应级数n和速率系数k’。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k’值。mk’1=k[HCOOH]1（3）mk’2=k[HCOOH]2（4）联立求解式（3）和式（4），即可求出反应级数m和速率系数k。本实验

3、采用电动势法跟踪[Br2]随时间的变化，以饱和甘汞电极（或银

4、氯化银电极）和-放在含Br2和Br反应溶液中的铂电极组成如下电池--（-）Hg，Hg2Cl2

5、KCl

6、

7、Br，Br2

8、Pt（+）该电池的电动势是2EEBr2/Br(RT/2F)(ln[Br2]/[Br])E甘汞（5）--当[Br]很大时，在反应过程中[Br]可认为保持不变，式（5）可写成E=常数+（RT/2F）（ln[Br2]）（6）若甲酸氧化反应对Br2为一级，则-d[Br2]/dt=k’[Br2]（7）积分，得ln[Br2]=常数-k’t（8）将式（8）代入式（6），得E=常

9、数-（RT/2F）k’t（9）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k’=（2F/RT）（dE/dt）上述电池的电动势约为0.8V，而反应过程电动势的变化只有30mV左右。当用自动记录仪测量电势变化时，为了提高测量精度而采用图a的接线法。图a中用蓄电池或用电池串接1000欧绕线电位器，于其中分出一恒定电压与电池同极连接，使电池电动势对消一部分。调整电位器，使对消后剩下20~30mV，因而使测量电势变化的精度大大提高。甲酸氧化反应装置示于图b。图a测电池电动势变化的接线图图b甲酸氧化反应装置示意图1．甘

10、汞电极；2、铂电极；3、夹套反应器；4、电磁搅拌棒【试剂与仪器】仪器XWT-264型台式自动记录仪；超级恒温槽；分压接线匣；饱和甘汞电极；铂电极；电动搅拌器；有恒温夹套的反应池（图b）；移液管5mL4支、10mL1支、25mL1支、50mL1支；洗瓶；洗耳球；倾倒废液的搪瓷量杯。-1-1-1-1试剂0.0075mol·L溴试剂储备液；2.00mol·L、4.00mol·LHCOOH；2mol·L盐-1酸；1mol·LKBr；铬酸洗液；去离子水。【实验步骤】1.调节超级恒温槽至所需温度（25℃），开动循环泵，使循环水在反应池夹套中循环，并将甲酸试剂瓶放在

11、恒温槽内恒温。2.处理铂电极表面。（已事先由实验室完成）3.用移液管向反应池中分别加入75mL水，10mLKBr，5mL溴试剂，再加入5mL盐酸。4.装好电极和搅拌棒，并按图a接好测量电路，开动搅拌器，使溶液在反应器内恒温，打开记录仪，当记录仪绘出的线为一条水平线时，使记录仪读数处于显示屏最低的-1位置，加入5mL2mol·L甲酸溶液，重新开始记录，显示屏上应出现一条E-t直线。5.改变甲酸浓度，保持温度及其余组分浓度不变，重复上述步骤再测定三条E-t直线。6.改变反应温度，保持其余组分浓度不变，重复上述步骤再测定三条E-t直线。7.改变HCl浓度，保

12、持温度及其余组分浓度不变，重复上述步骤再测定三条E-t直线。8.改变KBr浓度，保持温度及其余组分浓度不变，重复上述步骤再测定三条E-t直线。9.实验结束后，关闭分压器线路及其他电源。用去离子水冲洗反应池、铂电极，然后放回原处。【实验数据记录与处理】1.甲酸浓度系列（t=25℃,CKBr=0.1mol/L,CHCl=0.1mol/L,VBr2=5ml）CHCOOH=0.1mol/L实验数据：t/s48135278442590689E/mV3.57.112.819.325.129.0CHCOOH=0.2mol/L实验数据：t/s2271102142179

13、204E/mV2.87.410.213.817.119.4CHCOOH=0.3mol/L实验数