1、化学反应速率及活化能的测定实验报告1.概述 化学反应速率用符号 J 或 表示，其定义为：J=d/dt （3-1） 为反应进度，单位是 mol，t 为时间，单位是 s。所以单位时间的反应进度即为反应速率。d=v -1BdnB （3-2）将式（3-2）代入式（3-1）得：J=v-1BdnB/dt式中 nB为物质 B 的物质的量，dn B/dt 是物质 B 的物质的量对时间的变化率，v B为物质 B 的化学计量数（对反应物 vB取负值，产物 vB取正值）。反应速率 J 总为正值。J 的单位是 mols-1。根据质量作用定律，若 A 与 B 按下式反应：aAbBcCdD其反应速率方程为：J=kca（A
2、）c b（B）k 为反应速率常数。ab=nn 为反应级数。n=1 称为一级反应，n=2 为二级反应，三级反应较少。反应级数有时不能从方程式判定，如：2HII 2H 2看起来是二级反应。实际上是一级反应，因为HIHI（慢）HIHH 2I（快）III 2（快）反应决定于第一步慢反应，是一级反应。从上述可知，反应级数应由实验测定。反应速率的测定测定反应速率的方法很多，可直接分析反应物或产物浓度的变化，也可利用反应前后颜色的改变、导电性的变化等来测定，如：可通过分析溶液中 Cl-离子浓度的增加，确定反应速率，也可利用反应物和产物颜色不同，所导致的光学性质的差异进行测定。从上式还可以看到，反应前后离子个
3、数和离子电荷数都有所改变，溶液的导电性有变化，所以也可用导电性的改变测定反应速率。概括地说，任何性质只要它与反应物（或产物）的浓度有函数关系，便可用来测定反应速率。但对于反应速率很快的本实验测定（NH 4） 2S2O8（过二硫酸铵）和 KI 反应的速率是利用一个在水溶液中，（NH 4） 2S2O8和 KI 发生以下反应：这个反应的平均反应速率可用下式表示（NH 4） 2S2O8溶液和 KI 溶液混合时，同时加入一定体积的已知浓度的 Na2S2O3反应：记录从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间 t。由于在 t 时间内式中，k代表量 k 的数值。可求得反应速率常数 k。根据阿伦尼乌斯公式：率等于E
4、 a/2.303R，通过计算求出活化能 Ea。 2.实验目的 （1）掌握浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。（2）测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速率，并计算反应级数、反应速率常数及反应的活化能。（3）初步练习用计算机进行数据处理。 3.实验内容 （1）实验浓度对化学反应速率的影响在室温下，取 3 个量筒分别量取 20ml 0.20molL-1 KI 溶液、8.0ml 0.010 mol L-1 Na2S2O3溶液和 4.0mL 0.2淀粉溶液，均加到150mL 烧杯中，混合均匀。再用另一个量筒取 20mL0.20mol L -1（NH 4）2S2O8溶液，快速加到烧杯中，同时开动秒表，并
5、不断搅拌。当溶液刚出现蓝色时，立即停秒表，记下时间及室温。用同样的方法按照表 3-1 中的用量进行另外 4 次实验。为了使每次实验中的溶液的离子强度和总体积保持不变，不足的量分别用0.20molL-1 KNO3溶液和 0.20molL-1（NH 4） 2SO4溶液补足。表 3-1 不同浓度时平均反应速率用表中实验，的数据作图求出 a，用实验，的数据作图求出 b，然后再计算出反应速率常数 k。（2）温度对化学反应速率的影响按表 3-1 实验中的用量，把 KI，Na 2S2O3，KNO 3和淀粉的混合溶液加到 150mL 烧杯中，把（NH 4） 2S2O8溶液加到另一个烧杯中，并将两个烧杯放入冰水
6、浴中冷却。等烧杯中的溶液都冷到 O时，把（NH 4） 2S2O8溶液加到 KI 混合溶液中，同时开动秒表，并不断搅拌，当溶液刚出现蓝色时，记下反应时间。在 10，20和 30的条件下，重复上述实验。将结果填于表 3-2中。用表 3.2 的数据，以 lgk对 1/T 作图，求出反应（1）的活化能。表 3-2 不同温度时平均反应速率（3）催化剂对反应速率的影响在 150mL 烧杯中加入 10mL 0.20molL-1KI 溶液， 4.0mL 淀粉溶液，8.0mL 0.010molL-1 Na2S2O3溶液和 10mL 0.20molL-1 KNO3溶液，再加入 1 滴 0.02molL-1 Cu（
7、NO 3） 2溶液。搅拌均匀，然后迅速加入 20mL 0.20molL-1（NH 4） 2S2O8溶液，搅拌，记下反应时间，并与前面不加催化剂的实验进行比较。 4.思考题 （1）通过上述实验总结温度、浓度、催化剂对反应速率的影响。（2）上述反应中，溶液出现蓝色是否反应终止？另外，实验数据的处理，除了用方格纸作图并进行计算外，还可以利用计算机进行数据处理。计算机处理实验数据的程序及使用说明如下：帮助文件 使用说明： 1.打开与选择菜单 （1）按 F10 键即可激活顶层菜单，然后使用方向键（，）选择顶层菜单项，按回车（Enter）键即可打开所选择的菜单。使用热键（Alt菜单上加亮的字母）即可快速地打开该字母所对应的菜单。（2）打开菜单后即可使用方向键（，）选择菜单项，选中后按回车键即可执行此菜单项。打开菜单后，按菜单项中加亮的字母也可以执行该菜单项。使用热键（菜单项后部提示的组合键）即可快速地执行对应的菜单项。（3）当一个菜单项处于灰色时，表示该菜单项当前不可使用，必须进行一些前备工作后才可以使用。（4）任何时候当选择“OK”或“确认”即表示确认本次操作。选择Cancel 或“取消”即表示取消本次操作。
