实验 化学反应速率与活化能
一、实验目的
1.了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。
2.测定过二硫酸铵与碘化钾反应的速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。
二、实验原理：
在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾反应为：
(NH 4)2S 2O 8 + 3KI === (NH 4)2SO 4 + K 2SO 4 + KI 3
其离子反应为： S 2O 82- + 3I - === SO 42- + I 3- （1）
反应速率方程为： n
I m
O
S
c kc r --⋅=28
2
式中r 是瞬时速率。若-28
2O S
c 、-
I c 是起始浓度，则r 表示初速率(v 0)。在实验中只能测定出在一段
时间内反应的平均速率。
t
c r O S
∆∆-=
-28
2
在此实验中近似地用平均速率代替初速率：
t
c c kc r O S
n
I m
O S
∆∆-==-
--28
228
2
为了能测出反应在△t 时间内S 2O 82-浓度的改变量，需要在混合(NH 4)2S 2O 8 和KI 溶液的同时，加入一定体积已知浓度的Na 2S 2O 3溶液和淀粉溶液，这样在（1）进行的同时还进行着另一反应：
2S 2O 32- + I 3- === S 4O 62- + 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I 3-立即与S 2O 32-反应，生成无色S 4O 62-和I -，而观察不到碘与淀粉呈现的特征蓝色。当S 2O 32-消耗尽，（2）反应不进行，（1）反应还在进行，则生成的I 3-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，S 2O 32-
浓度的改变值为：
）
O S
）
O S
）
O S
O S
c c c c 始始终(((23
223
223
223
2][----
=--=∆
再从（1）和（2）反应对比，则得：
2
(23
228
2）
O S
O S
c c 始--=∆
通过改变S 2O 82- 和I -的初始浓度，测定消耗等量的S 2O 82- 的物质的量浓度-
∆28
2O S
c 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。
三、实验步骤
1．浓度对化学反应速率的影响
在室温条件下进行编号Ⅰ的实验。用量筒分别量取20.0ml 0.20mol/L KI 溶液，8.0m l0.010mol/LNa2S2O3溶液和2.0ml 0.20mol/L0.4%淀粉溶液，全部注入烧杯中，混合均匀。
然后用另一量筒取20.0ml 0.2mol/L(NH4)2S2O8溶液，迅速倒入上述混合溶液中，同时开动秒表，并不断搅拌，仔细观察。
当溶液刚出现兰色时，立即按停秒表，记录反应时间和室温。
按下表各溶液用量进行实验。
2．温度对化学反应速率的影响
按上表实验Ⅳ中的药品用量，将装有KI ，Na2S2O3，KNO3和淀粉混合溶液的烧杯和装有(NH4)2S2O8溶液的小烧杯，放在冰水浴中冷却，待温度低于室温10℃时，将两种溶液迅速混合，同时计时并不断搅拌，出现兰色时记录反应时间。
用同样方法在热水浴中进行高于室温10℃时的实验。
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(NH 4)2S 2O 8溶液加入K I 混合液之前，先在KI 混合液中加入2滴Cu(NO 3)2(0.02mol/L)溶液，搅匀，其它操作同实验1。
四．思考题
思考题1：反应液中为什么加入KNO 3、(NH 4)2SO 4？
思考题2：取(NH 4)2S 2O 8试剂量筒没有专用，对实验有何影响？
思考题3：(NH 4)2S 2O 8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(NO 3)2为何能够加快该化学反应的速率？
补充：
1、如何根据所得实验数据计算反应级数和反应速率常数？
n
I m
O S
c kc r --
⋅=28
2
两边取对数： k c n c m r I O S
lg lg lg lg 28
2++=--
当-
I c 不变（实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）时，以v lg 对-28
2lg O S
c 作图，得直线，斜率为m 。同理，当-28
2O S
c 不
变（实验Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ）时，以r lg 对-
I c lg 作图，得n ，此反应级数为m+n 。利用实验1一组实验数据
即可求出反应速率常数k 。
2、如何根据实验数据计算反应活化能？
RT
E A k a 30.2lg -
=
测出不同温度下的k 值，以k lg 对T
1作图，得直线，斜率为R
E a 30.2-
，可求出反应的活化能E a 。
