实验一催化剂在化学反应中的作用验证.doc

实验一催化剂在化学反应中的作用验证
实验目的
通过实验了解温度、浓度和催化剂对化学反应速率的影响,加深对活化能的理解,并练****反应速率常数的求算方法和根据实验数据作图求活化能的方法。
通过活化能的求算,加深对催化剂对于催化反应作用的认识,加深对催化剂通过降低反应活化能加快反应速率概念的理解。
实验原理
在实验中,过二硫酸氨与碘化钾发生如下反应:

反应式的反应速率与反应物浓度的关系,可用下式来表示:
式中,v为平均速率,△c(S2O82-)为S2O82-在△t 时间内物质的量浓度的改变值;c(S2O82-)、c(I-)分别为两种离子的初始浓度;k为反应的速率常数;m与n之和为反应级数。
为了能够测出在一定时间(△t)内△c(S2O82-),在混合(NH4)2S2O8和KI的同时,加入一定体积已知浓度并含有淀粉的Na2S2O3溶液,这样在反应进行的同时,也进行着如下反应:

反应进行得非常快,几乎瞬间完成。而反应生成的I2立即与S2O32-作用,生成无色的S4O62-和I-。在开始的一段时间内,看不到碘与淀粉作用而显蓝色。但是,一旦Na2S2O3耗尽,由反应继续生成的I3-离解生成的微量的碘就立即与淀粉反应而使溶液显出特有的蓝色。从反应式和的关系可以看出,c(S2O82-)减少量总是等于c(S2O32-)的减少量的一半,即,由于在△t时间内S2O32-全部耗尽,浓度最后为零,所以△c(S2O32-)的绝对值实际上就是反应开始时Na2S2O3的浓度。在本实验中,每份混合液中Na2S2O3的起始浓度都是相同的,因而△c(S2O32-)也都是相同的。这样,只要记录下从反应开始到溶液显蓝色所需时间△t,就可以求出反应速率,并从下式求出反应速率常数为:
根据阿伦尼乌斯(Arrhenius)公式,反应速率常数k和温度有以下关系:
式中,Ea为活化能;R为气体常数( J﹒K-1﹒mol-1);T为热力学温度。测得不同温度下时的k值,以lnk对1/T作图,可得一直线,由直线斜率可求得反应的活化能。
实验内容
实验仪器及试剂
150 mL锥形瓶(5-10个),25 mL刻细移液管(6只),25 mL量筒(2-4只),0-100℃温度计(1只),恒温槽一套,秒表一个。
冰块,(NH4)2S2O8, mol/L;KI, mol/L;Na2S2O3, mol/L;% 淀粉溶液;KNO3, mol/L;(NH4)2SO4, mol/L;Cu(NO3)2, mol/L。
浓度对化学反应速率的影响
在室温下,取20 mL mol/L KI、 mL mol/L Na2S2O3溶液和2 mL %淀粉溶液,加入250 mL锥形瓶中混匀, mL mol/L (NH4)2S2O8迅速加入锥形瓶中,立即按动秒表,不断搅拌,在溶液刚出现蓝色时,准确计时,将反应时间填入表1。.
用同样方法按照表1用量进行编号2、3、4、5的实验。
表1 浓度对化学反应速率的影响
实验编号
1
2
3
4
5
试剂用量(mL)
反应温度(℃)
(NH4)2S2O8
mol/L



3