实验一化学反应速率和活化能的测定.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验一 化学反应速率和活化能的测定,一、实验目的,1,通过实验了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。,2,了解（,NH,4,）,2,S,2,O,8,氧化,KI,的反应速率的测定原理和方法。,3,学习作图法处理实验数据。,二、实验原理,在水溶液中，过二硫酸铵,(NH,4,),2,S,2,O,8,和碘化,钾,(KI),发生如下反应：,根据速率方程，该反应的反应速率,v,可表示为,t,时间内的平均反应速率,反应速率常数,S,2,O,8,2-,和,I,-,分别为两种离子的初始浓度,（,m+n,）为反应级数,为了能够测出反应在,t,时间内离子浓度的改变值，在,(NH,4,),2,S,2,O,8,和碘化钾,KI,反应的同时，加入一定体积已知浓,度的,Na,2,S,2,O,3,溶液和淀粉溶液,。,一旦,Na,2,S,2,O,3,耗尽，生成微量的,I,3,-,就立即与淀粉作用，使溶液显蓝色。,二、实验原理,消耗,S,2,O,8,2-,的浓度为消耗,S,2,O,3,2-,浓度的一半。即,S,2,O,8,2-,注,：当硫代硫酸钠耗尽时，,S,2,O,3,2-,就是开始时,Na,2,S,2,O,3,的浓度。,二、实验原理,在本实验中，每份混合溶液中,Na,2,S,2,O,3,的起始浓度都是相同的，因而,S,2,O,3,2-,不变。因此，,只要记下反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间,t,，即可求出反应速率,S,2,O,8,2-,/t,。,二、实验原理,根据反应速率方程：,k S,2,O,8,2-,m,I,-,n,利用求出的反应速率,，就可以计算,m,和,n,，进一步可求出速率常数,k,值。,反应速率常数,k,与反应温度,T,有如下关系：,lgk,+A,式中,Ea,为反应的活化能，,R,为气体常数，,T,为绝对温度。测出不同温度下的,k,值，以,lgk,对,1/T,作图可得一直线，由直线的斜率可求出反应的活化能,Ea,值。,二、实验原理,1,、浓度对反应速率的影响,在室温下，用量筒分别量取,0.20molL,-,1,的,KI,溶液,20mL,，,0.010 molL,-,1,的,Na,2,S,2,O,3,溶液,8mL,和,0.2%,淀粉溶液,4mL,，都加到,150mL,锥形瓶中，混匀。再用另一个量筒取,0.20 molL,-,1,的,(NH4)2S2O8,溶液,20mL,，快速加到盛混合溶液的,150mL,锥形瓶中，同时开动秒表，将溶液搅匀。当溶液刚出现蓝色时，立即停表，记下反应时间和温度。,四、实验步骤,用同样的方法按表,1,中的用量，完成序号,2,5,的其它实验。为使每次实验中溶液离子强度和总体积不变，不足的量分别用,0.20 molL,-,1,的,KNO,3,溶液和,0.20 molL,-,1,的,(NH,4,),2,SO,4,溶液补足。,四、实验步骤,表,1,浓度对反应速率的影响,实 验 序 号,1,2,3,4,5,试剂用量,，,mL,0.20molL,-1,KI,0.01molL,-1,Na,2,S,2,O,3,2%,淀粉溶液,0.20molL,-1,KNO,3,0.20molL,-1,(NH,4,),2,SO,4,0.20molL,-1,(NH,4,),2,S,2,O,8,20,8.0,4.0,/,/,20,20,8.0,4.0,/,10,10,20,8.0,4.0,/,15,5,10,8.0,4.0,10,/,20,5,8.0,4.0,15,/,20,起始浓度，,molL,-1,KI,溶液,Na,2,S,2,O,3,溶液,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液,反应时间,t,，,s,反应的平均速率,反应速率常数,2,、温度对反应速度的影响,按表,1,中实验序号,4,的用量，把,KI,、,Na,2,S,2,O,3,、,KNO,3,和淀粉溶液加到烧杯中，把,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液加到大试管中，并把它们放在比室温高,10,的恒温水浴锅中，当溶液温度与水的温度相同时，把,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液迅速加到,KI,混合溶液中，记录反应时间。,在高于室温,20,、,30,条件下，重复以上操作。这样共得到四个温度下的反应时间，结果列于表,2,。,四、实验步骤,四、实验步骤,实 验 序 号,4,6,7,8,反应温度,K,反应时间,s,反应速率,v,反应速率常,k,表,2,温度对反应速率的影响,3,、催化剂对反应速率的影响,按表,1,中序号,4,的用量，先在混合溶液中加,2,滴,0.02 molL,-,1,的,Cu(NO,3,),2,溶液，混匀，然后迅速加入,(NH,4,),2,S,2,O,8,溶液，并记录反应时间。同没有加入,Cu(NO,3,),2,溶液的相同条件反应比较催化剂对反应速率的影响。,四、实验步骤,表,3,催化剂对反应速率的影响,实 验 序 号,4,9,反应时间,t,，,s,反应速率，,v,四、实验步骤,4,、求反应的活化能,Ea,计算不同温度下的反应速率常数,k,列于表,4,，以,lg,k,对,1/T,作图，通过直线的斜率求出反应的活化能,E,a,。,四、实验步骤,四、实验步骤,表,4,求反应的活化能,实验序号,4,6,7,8,反应温度,/,K,（,1/,T,）,10,3,速率常数,k,五、数据处理,1,、计算反应级数,2,、,计算速率常数和活化能,六、操作要点和注意事项,1,、试剂的加入顺序要一致,2,、加入最后一种试剂时要迅速，并同时计时,3,、溶液一变色，就立即停止计时,1,、实验中为什么可以用反应出现蓝色的时间长短来计算反应速率？反应溶液出现蓝色后，反应是否就终止了？,2,、,Na,2,S,2,O,3,的用量过多或过少，对实验结果有何影响？,3,、本实验中反应物,S,2,O,8,2-,和,I,-,的化学计量数不同，如果反应速率不是用,S,2,O,8,2-,而是用,I,-,来表示，为什么求得的反应速率却是相同的？,七、思考题,