甲酸氧化反应动力学.doc

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1、专业：化工0802姓名：王小龙学号：3060902052日期：5.4地点：化学实验楼302装订线实验报告课程名称：大学化学实验（P）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：物理同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验仪器与试剂（必填）四、操作方法和实验步骤（必填）五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求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

2、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。二、实验内容和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(式1)如果HCOOH的初始浓度比Br2的初始浓度大得多，可认为在反应过程中保持不变，这时式1可写成：—d[Br2]/dt=k

3、ˊ[Br2]n(式2)其中:kˊ=k[HCOOH]m(式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(式4)kˊ2=k[HCOOH]2m(式5)联立求解式4和式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Ag

4、AgCl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（

9、＋）该电池的电动势是：E=E0Br2/Br–＋(RT/2F)(ln[Br2]/[Br–]2)－E甘汞(式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])(式7)若甲酸氧化反应对Br2为一级，则—d[Br2]/dt=kˊ[Br2](式8)积分，得ln[Br2]=Const.—kˊt(式9)将式代入式7，并对t微分：kˊ=—(2F/RT)(dE/dt)(式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

10、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，因而可使测量电势变化的精度大大提高。三、实验仪器和试剂仪器：SunyLAB200无纸记录仪；超级恒温槽；分压接线闸；饱和甘汞电极；铂电极；磁力搅拌器；有恒温夹套的反应池（图1）；移液管5mL4支、10mL1支、25mL1支；洗瓶；洗耳球；倾倒废

11、液的烧杯。试剂：0.0075溴试剂储备液；2.00、4.00HCOOH；2盐酸；1KBr；去离子水。图1.甲酸氧化反应装置示意图1.甘汞电极；2.搅拌器；3.铂电极；4.夹套反应器431四、实验步骤（1）、调节超级恒温槽至25℃，开动循环泵，使循环水在反应池夹套中循环，将甲酸试剂瓶放在恒温槽内恒温；（2）、认真处理铂电极表面（实验前已完成）；（3）、用移液管依次向反应池里加75mL去离子水，10mLKBr，5mL溴试剂，再加入5,mL盐酸；（4）、装好电极和搅拌器，按图1接好电路，打开记录仪，当屏幕上显示轨迹基本为平行横轴的直线时

12、，加入5mL2.00mol*L-1甲酸溶液，调节电位器，使记录指针起始位置在5mV左右，开始记录；（5）、换用4.00mol*L-1甲酸重复以上步骤，记录E-t直线；（6）、将反应温度调到35℃，重复以上步骤，用2.00mol*L-1甲酸记录E-t直线；（7）、实验结束，关闭仪器，整理试验台。五、实验数据记录及处理（1）、实验所得的E-t直线见附图。由图上任取四到五个点可求得该E-t直线的斜率，记录在下表。表1各E-t直线取点及斜率k*记录表序号温度/℃[HCOOH]/mol*L-1各点（t/s，E/mV）斜率k*1252.00（

13、0,1.9）（266,15.6）0.0522254.00（0,7.2）（170,30.1）0.1353352.00（0,1.9）（170,20.8）0.111六、实验结果与分析（1）由表1中数据求得三条直线的斜率，由25℃下的斜率k*1、k*2可求