基础化学电子教本要求.docVIP

PAGE PAGE 4 实验 化学反应速率与活化能 一、教学要求： 1、掌握浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响； 2、学习测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速率的方法； 3、利用实验数据会计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。 二、预习内容： 1、化学反应速率的表示方法； 2、浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响理论基础； 3、反应速率常数的意义； 4、化学反应活化能的意义 5、速率常数与活化能的关系； 6、如何使用作图法求反应的速率常数、反应级数和反应的活化能； 7、计时秒表的使用； 8、恒温水浴槽的使用； 三、基本操作： 四、实验原理： 在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾反应为： (NH4)2S2O8 + 3KI === (NH4)2SO4 + K2SO4 + KI3 其离子反应为： S2O82- + 3I- === SO42- + I3- （1） 反应速率方程为： 式中r是瞬时速率。若、是起始浓度，则r表示初速率(v0)。在实验中只能测定出在一段时间内反应的平均速率。 在此实验中近似地用平均速率代替初速率： 为了能测出反应在△t时间内S2O82-浓度的改变量，需要在混合(NH4)2S2O8 和KI溶液的同时，加入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉溶液，这样在（1）进行的同时还进行着另一反应： 2S2O32- + I3- === S4O62- + 3I- （2） 此反应几乎是瞬间完成，（1）反应比（2）反应慢得多。因此，反应（1）生成的I3-立即与S2O32-反应，生成无色S4O62-和I-，而观察不到碘与淀粉呈现的特征蓝色。当S2O32-消耗尽，（2）反应不进行，（1）反应还在进行，则生成的I3-遇淀粉呈蓝色。 从反应开始到溶液出现蓝色这一段时间△t里，S2O32-浓度的改变值为： 再从（1）和（2）反应对比，则得： 通过改变S2O82- 和I-的初始浓度，测定消耗等量的S2O82- 的物质的量浓度所需的不同时间间隔，即计算出反应物不同初始浓度的初速率，确定出速率方程和反应速率常数。 五、实验步骤 1．浓度对化学反应速率的影响 按下表各溶液用量进行实验。 室温 ℃ 实 验 编 号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 试剂用量 mL 0.20mol/L (NH4)2S2O8 20.0 10.0 5.0 20.0 20.0 0.20 mol/L KI 20.0 20.0 20.0 10.0 5.0 0.010mol/L Na2S2O3 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 0.4% 淀粉溶液 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 0.20 mol/L KNO3 0 0 0 10.0 15.0 0.20mol/L (NH4)2SO4 0 10.0 15.0 0 0 混合液中反应的起始始浓度 mol/L (NH4)2S2O8 KI Na2S2O3 反应时间△t/s S2O82-的浓度变化/mol/L 反应速率r 2．温度对化学反应速率的影响 按上表实验Ⅳ的药品用量，在高于室温10℃，15℃，20℃的温度条件下进行实验。其它操作步骤同实验1。 实 验 编 号 Ⅵ Ⅳ Ⅶ 反应温度t/℃ 反应时间△t/s 反应速率r 3．催化剂对化学反应速率的影响 按实验Ⅳ药品用量进行实验，在(NH4)2S2O8溶液加入KI混合液之前，先在KI混合液中加入2滴Cu(NO3)2(0.02mol/L)溶液，搅匀，其它操作同实验1。 4．思考题及答案 思考题1：反应液中为什么加入KNO3、(NH4)2SO4？ 思考题2：取(NH4)2S2O8试剂量筒没有专用，对实验有何影响？ 思考题3：(NH4)2S2O8缓慢加入KI等混合溶液中，对实验有何影响？ 思考题4：催化剂Cu(NO3)2为何能够加快该化学反应的速率？ 思考题1：答：实验中(NH4)2S2O8、KI溶液不足量，分别用(NH4)2SO4、KNO3补足，目的是使反应液中的离子强度不变。 思考题2：答：(NH4)2S2O8会与KI提前反应，会与Na2S2O3发生副反应，无法保证各自的初始浓度。 思考题3：答：不能保证(NH4)2S2O8的初始浓度，测得的反应速率减慢。 思考题4：答：Cu(NO3)2此时为正催化剂，可减小化学反应的活化能，从而使化学反应的速率加快。 六、存在的问题和注意事项： 1、量筒取药品不得混用，做好标记，KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2SO4可使用同一个量筒量取，(NH4)2S2O8必须单独使用一个量筒。 2、KI、Na2S2O3、淀粉、KNO3、(NH4)2