化學(xué)反應(yīng)速率與活化能

化學(xué)反應(yīng)速率與活化能第1頁/共21頁2【實驗原理】對反應(yīng)：

反應(yīng)速率表示一段時間內(nèi)的濃度變化即為平均反應(yīng)速率。第2頁/共21頁3【實驗原理】

在水溶液中過二硫酸銨和碘化鉀發(fā)生如下反應(yīng)：其反應(yīng)的微分速率方程可表示為：①S2O82-+3I-

==2SO42-+I3-(慢)

(1)

m+n=反應(yīng)級數(shù)第3頁/共21頁4近似地用平均速率代替初速率：【實驗原理】

2S2O32-+I3-=S4O62-+3I-

(快)

②

加入一定體積已知濃度的Na2S2O3溶液和淀粉溶液，在反應(yīng)（1）進(jìn)行的同時

由①②式可得：第4頁/共21頁5【實驗原理】

藍(lán)色出現(xiàn)（淀粉與過量碘反應(yīng)）標(biāo)志著S2O3

2-全部耗盡，由S2O3

2-濃度的改變量可以得到S2O8

2-

濃度的改變量。

因此：兩邊取對數(shù)，得

lgv=mlg[s2o82-]+nlg[I-]+lgk第5頁/共21頁6【實驗原理】

[

I-]不變，lgv對lg[s2o82-]作圖，可得一直線，斜率即為m.

同樣，保持[s2o82-]不變，作圖可計算n，從而可得反應(yīng)級數(shù)。

通過m和n以及速率計算公式，可以得到速率常數(shù)k.第6頁/共21頁7【實驗原理】

利用阿侖尼烏斯方程：求得不同溫度下的k，以lgk對1/T作圖，可以計算反應(yīng)活化能。第7頁/共21頁81.量筒的作用2.秒表的使用3.作圖方法【基本操作】實驗用品：儀器:燒杯、大試管、量筒、秒表、溫度計液體藥品：KI（0.20mol·L-1），Na2S2O3（0.010mol·L-1

）

淀粉溶液（0.4%），（NH4）2S2O8（0.20mol·L-1）

Cu(NO3)2（0.02mol.L-1），KNO3（0.20mol.L-1）

(NH4)2SO4（0.20mol.L-1），材料：冰第8頁/共21頁9【實驗內(nèi)容】1、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

用同樣方法按表1的用量進(jìn)行編號I、II、III、V、等的實驗。20.0mL0.20mol·L-1

KI溶液8.0mL0.010mol.L-1

Na2S2O3溶液

2.0mL0.2%

淀粉溶液

20.0mL0.20mol·L-1（NH4）2S2O8

溶液

混合均勻立即計時不斷攪動迅速①②④③①

加20.0mL0.20mol·dm-3

KI溶液

②加8.0mL0.010mol·dm-3

Na2S2O3溶液③加2.0mL0.2%淀粉溶液

④混合均勻⑤20.0mL0.20mol·dm-3（NH4）2S2O8溶液

迅速倒入上述混合液中⑥同時啟動秒表，并不斷攪動

⑦當(dāng)溶液剛出現(xiàn)藍(lán)色時，立即按停秒表，記錄反應(yīng)時間和溫度

第9頁/共21頁10實驗編號IIIIIIIVV試劑用量

cm30.20mol.dm-3(NH4)2S2O85.010.015.020.020.00.20mol.dm-31KI20.020.020.020.015.00.010mol.dm-3Na2S2O38.08.08.08.08.00.2%淀粉溶液2.02.02.02.02.00.20mol.dm-3KNO300005.00.20mol.dm-3(NH4)2SO415.010.05.000混合液中反應(yīng)物的起始濃度

mol.dm-3(NH4)2S2O8

KI

Na2S2O3

反應(yīng)時間Δt/s

S2O82-的濃度變化△c

S2O82-/mol.dm-3

反應(yīng)速率v/mol.dm-3.s

表5-1

濃度對反應(yīng)速率的影響

室溫：第10頁/共21頁112、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響①KI（10.0

mL）、Na2S2O3（8.0mL）、

KNO3（10mL）、淀粉溶液（2.0mL）混合于大燒杯(按表1實驗VI中的藥品用量混合)②取20.0mL(NH4)2S2O8于小燒杯③大、小燒杯同時冰水浴，至低于室溫10℃時，

迅速混合、計時并不斷攪拌。④當(dāng)溶液剛出現(xiàn)藍(lán)色時，記錄反應(yīng)時間。（此實驗編號記為VI。）同樣方法在熱水中進(jìn)行高于室溫10℃的實驗。此實驗編號記為VII

將此兩次實驗數(shù)據(jù)VI、VII和實驗IV的數(shù)據(jù)記入表2中進(jìn)行比較。第11頁/共21頁12實驗編號VIVIⅡIX反應(yīng)溫度t/℃反應(yīng)時間Δt/s反應(yīng)速率v表5-2溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響第12頁/共21頁133、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響①KI（10.0

mL）、Na2S2O3（8.0mL）、

KNO3（10mL）、淀粉溶液（2.0mL）混合于150mL燒杯(按表1實驗VI中的藥品用量混合)②加入2滴Cu(NO3)2溶液，攪勻③迅速加入過二硫酸銨溶液，攪動、計時④與表5-1中實驗VI的反應(yīng)速率定性地比較，結(jié)論：第13頁/共21頁14三、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響按表1實驗IV的用量

0.20mol.L-1KI10.0mL0.010mol.L-1Na2S2O3

8.0mL0.20mol.L-1KNO3

10mL0.2%淀粉溶液2.0mL0.20mol.L-1(NH4)2S2O820.0mL2滴0.02mol.L-1Cu(NO3)2溶液

攪拌迅速混合攪拌計時第14頁/共21頁15四、數(shù)據(jù)記錄及處理實驗編號ⅠⅡⅢⅣⅤlgνlgcS2O8

2-lgcI

-mn反應(yīng)速率常數(shù)klgν=mlgcS2O8

2-

+

nlgc

I

-

+lgk

1、反應(yīng)級數(shù)和反應(yīng)速率常數(shù)的計算第15頁/共21頁16

實驗編號ⅥⅦⅣ反應(yīng)速率常數(shù)klgk反應(yīng)活化能EaT12、反應(yīng)活化能的計算第16頁/共21頁17注意：（1）兩人一組，分工協(xié)作，注意量筒編號。（2）不同溫度測定，采用冰水浴或熱水浴控制溫度，加入過硫酸銨前先攪拌至熱平衡。（3）不同溫度溫差一般控制在10℃，高溫不要超過30℃

（4）注意記錄溫度（5）使用作圖紙畫圖，有條件的可以使用計算機(jī)作圖。實驗習(xí)題：1，3第17頁/共21頁18【

附注】

本實驗對試劑有一定的要求。碘化鉀溶液應(yīng)為無色透明溶液，不宜使用有碘析出的淺黃色溶液。過二硫酸銨溶液要新配制的，因為時間長了過二硫酸銨易分解。如所配制過二硫酸銨溶液的pH小于3，說明該試劑已有分解，不適合本實驗使用。所用試劑中如混有少量Cu2+、Fe3+等雜質(zhì)，對反應(yīng)會有催化作用，必要時需滴入幾滴0.10mol·LEDTA溶液。在做溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗時，如室溫低于10℃，可將溫度條件改為室溫、高于室溫10℃、高于室溫20℃三種情況進(jìn)行。第18頁/共21頁19【實驗改進(jìn)的參考】(1)若提前配制Na2S2O3,可加少量Na2CO3作穩(wěn)定劑。(2)反應(yīng)中的攪拌速度對反應(yīng)時間也有影響,攪拌的越快,反應(yīng)時間越短。同一組實驗,要用同一種速度攪拌。(3)為使實驗測得的數(shù)值更準(zhǔn)確，（NH4）2S2O8必須最后加入，且要一次性快速加入。第19頁/共21頁20微型實驗：實驗用的微型儀器

5ml(6孔)井穴板(2塊)：具有燒杯，試管，點滴板，試劑儲瓶的一些功能，在這里主要用其代替100ml燒杯,