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时间:2020-12-24
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1、化学反应速率与活化能yrty1实验目的1.学习测定反应速率、反应级数和活化能的原理和方法。2.掌握浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。2yrty实验原理主反应:在水溶液中过二硫酸铵和碘化钾发生如下反应:其反应的微分速率方程可表示为:瞬时速率很难通过常规的化学手段获得,那我们怎样测量这个反应的速率呢?S2O82-+2I-=2SO42-+I2(慢)(1)3yrty实验原理在赛跑中,我们往往通过设定一个起点和一个终点,最先通过终点者速度最快,当然我们也可以通过路程和时间计算出选手的速度。同样的道理,我们给实验设定一个反应终点,记录反应时间就可以计算出反应速率了,即用反应初始阶段
2、的平均速率近似的代替初始速率:4yrty实验原理那么这个终点怎样确定呢:我们在反应体系中加入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉溶液,这样在主反应进行的同时进行下面的反应:只要有Na2S2O3存在,主反应中产生的I2会迅速被还原,当Na2S2O3被完全消耗时,主反应中产生的I2会与淀粉结合使溶液变蓝,也就是终点。2S2O32-+I2=S4O62-+2I-(极快)5yrty实验原理在这段反应中:而S2O32-浓度的改变Δc(S2O32-)实际上就是Na2S2O3的起始浓度。据此推出以下公式:1.8mLNa2S2O3稀释到50mL后浓度的一半6yrty实验原理2.3.当
3、m=n=1时,代入一组数据到下式,可求得k:本实验中,两组实验设计中相应反应物初始浓度比7yrty实验原理4.测定不同温度下的k,则可根据阿仑尼乌斯公式:可以求得活化能Ea.8yrty实验内容用同样方法按表1的用量进行编号II、III、IV、V的实验。立即计时不断搅动20.0mL0.25mol·L-1(NH4)2S2O8溶液迅速⑤①加20.0mL0.25mol·L-1KI溶液②加8.0mL0.010mol·L-1Na2S2O3溶液③加2.0mL0.4%淀粉溶液④混合均匀⑤20.0mL0.25mol·L-1(NH4)2S2O8溶液迅速倒入上述混合液中⑥同时启动秒表,并不断搅
4、动⑦当溶液刚出现蓝色时,立即按停秒表,记录反应时间和温度20.0mL0.25mol·L-1KI溶液①8.0mL0.010mol.L-1Na2S2O3溶液②2.0mL0.4%淀粉溶液③一、浓度对化学反应速率的影响混合均匀④终点9yrty实验内容表1浓度对反应速率的影响实验记录表室温补充K+和水补充NH+和水10yrty实验内容1.KI(10.0mL)、Na2S2O3(8.0mL)、KNO3(10mL)、0.4%淀粉溶液(2.0mL)混合于100mL烧杯(按表1实验IV中的药品用量混合)2.取20.0mL(NH4)2S2O8于另一个小烧杯3.两个烧杯同时水浴,至高于室温10℃
5、时,迅速混合、计时并不断搅拌。4.当溶液刚出现蓝色时,记录反应时间。二、温度对化学反应速率的影响11yrty实验内容1.KI(10.0mL)、Na2S2O3(8.0mL)、KNO3(10mL)、0.4%淀粉溶液(2.0mL)混合于100mL烧杯(按表1实验IV中的药品用量混合)2.加入2滴0.02mol.L-1Cu(NO3)2溶液,搅匀3.迅速加入过二硫酸铵溶液,搅动、计时4.与表8-1中实验IV的反应速率定性地比较,结论:三、催化剂对化学反应速率的影响12yrty数据记录及处理一、反应级数和反应速率常数的计算表2反应级数与反应速率常数计算表13yrty数据处理二、反应活
6、化能的计算表3反应活化能计算表14yrty实验要点1.事先练习秒表的使用,做到瞬间启动,瞬间终止。2.各种试剂添加时要注意量筒的专用,一旦混用将可能直接造成反应失败。3.在向KI、淀粉和Na2S2O3混合溶液中加入(NH4)2S2O8时,要做到迅速全部倒入并同时计时,而且一定要充分搅拌,搅拌状态要保持到最后。15yrty实验要点4.反应容器(烧杯)要干燥干净,且烘干后要先降至室温才能使用。5.恒温水浴箱温度与反应溶液温度略有差别,故恒温后应测定溶液温度。同样的,室温操作也要测量溶液温度。6.各次计时点(溶液显色程度)的观察要尽量一致。16yrty思考题1.在向KI、淀粉和
7、Na2S2O3混合溶液中加入(NH4)2S2O8时,为什么必须越快越好?2.在加入(NH4)2S2O8时,先计时后搅拌或者先搅拌后计时,对实验结果各有何影响?3.反应溶液出现蓝色后,反应是否就终止了?4.本实验都是用液体体积来表示各反应物用量的。为什么加入试剂时不用移液管或滴定管而用量筒?17yrty谢谢大家!欢迎走进化学实验18yrty参考答案1.本实验测量的是化学反应的初始瞬时速度,而反应会在(NH4)2S2O8加入的同时开始,如果缓慢加入,则初始反应物浓度就不再是设计浓度了,相应的,反应速率会降低。2.搅拌是为了使反应体
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