实验六 化学反应速率与活化能
【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速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能。
3.测定不同温度下的速率常数并计算反应的活化能；
4.学习数据处理的一般方法及作图法。
【实验原理】
对反应： 反应速率表示
一段时间内的浓度变化即为平均反应速率。
在水溶液中过二硫酸铵和碘化钾发生如下反应：
其反应的微分速率方程可表示为： ①S2O8 2 - +3 I - ==2 SO4 2- + I3 - (慢) (1)
S 2O 8
2 -
+3 I -
==2 SO 4
2-
+ I 3
- (慢)
(1)
pD
qC bB aA +→+t
p c
t q c t b c t a c r D
d d d d d d d d C B A ==-=-=n
I m O
S c kc r -
-=28
2
m+n=反应级数
近似地用平均速率代替初速率：
2S2O3 2- + I3 - = S4 O6 2- + 3I - (快) ②
加入一定体积已知浓度的Na2S2O3 溶液和淀粉溶液，在反应（1）进行的同时
由①②式可得：
蓝色出现（淀粉与过量碘反应）标志着S2O3 2-全部耗尽，由S2O3 2-浓度的改变量可以得到S2O8 2 - 浓度的改变量。
因此两边取对数，得lgr= mlg[s2o82-] + nlg[I-] + lgk
[ I-]不变，lgr对lg[s2o82-] 作图，可得一直线，斜率即为m.
同样，保持[s2o82-] 不变，作图可计算n，从而可得反应级数。
通过m和n以及速率计算公式，可以得到速率常数k.
利用阿仑尼乌斯方程：
求得不同温度下的k，以lgk对1/T作图，可以计算反应活化能。
1. 量筒的作用
2. 秒表的使用
3. 作图方法
【基本操作】
实验用品：
仪器:烧杯、大试管、量筒、秒表、温度计
液体药品：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
【实验内容】
1、浓度对化学反应速率的影响
用同样方法按表1的用量进行编号I、II、III、V、等的实验。
20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液8.0mL 0.010mol.L-1 Na2S2O3溶液 4.0mL 0.2%淀粉溶液20.0mL 0.20mol·L-1 （NH4）2S2O8 溶液
混合均匀立即计时不断搅动迅速
①加20.0mL 0.20mol·dm-3 KI溶液
②加8.0mL 0.010mol·dm-3 Na2S2O3溶液
③加2.0mL 0.2%淀粉溶液
④混合均匀
⑤20.0mL 0.20mol·dm-3（NH4）2S2O8溶液迅速倒入上述混合液中
⑥同时启动秒表，并不断搅动
⑦当溶液刚出现蓝色时，立即按停秒表记录反应时间和温度
表5-1 浓度对反应速率的影响室温：
2、温度对化学反应速率的影响
①KI（10.0 mL）、Na2S2O3（8.0mL）、KNO3（10.0mL ）、淀粉溶液（4.0 mL）混合于大烧杯(按表1实验VI中的药品用量混合)
②取20.0mL (NH4)2S2O8于小烧杯
③大、小烧杯同时冰水浴，至低于室温10℃时迅速混合、计时并不断搅拌。
④当溶液刚出现蓝色时，记录反应时间。
（此实验编号记为VI。
）同样方法在热水中进行高于室温10℃的实验。
此实验编号记为VII将此两次实验数据VI、VII和实验IV的数据记入表2中进行比较。
表5-2 温度对化学反应速率的影响
3、催化剂对化学反应速率的影响
①KI（10.0 mL）、Na2S2O3（8.0mL）、
KNO3（10.0mL ）、淀粉溶液（4.0 mL）
混合于150mL烧杯(按表1实验VI中的药品用量混合)
②加入2滴Cu(NO3)2溶液，搅匀
③迅速加入过二硫酸铵溶液，搅动、计时
④与表5-1中实验VI 的反应速率定性地比较，结论：
按表1实验IV的用量
四、数据记录及处理
1、 反应级数和反应速率常数的计算
2、反应活化能的计算
注意：（1）两人一组，分工协作，注意量筒编号。
（2）不同温度测定，采用冰水浴或热水浴控制温度，加入过硫酸铵前先搅拌至热平衡。
（3）不同温度温差一般控制在10℃，高温不要超过30 ℃ （4）注意记录温度
（5）使用作图纸画图，有条件的可以使用计算作图。
【 附注】
本实验对试剂有一定的要求。
碘化钾溶液应为无色透明溶液，不宜使用有碘析出的浅黄色溶液。
过二硫酸铵溶液要新配制的，因为时间长了过二硫酸铵易分解。
如所配制过二硫酸铵溶液的pH 小于3，说明该试剂已有分解，不适合本实验使用。
所用试剂中如混有少量Cu2+、
lg r=m lg c S 2
O 8
2 -
+ n lg c I - +lg k
RT
E A k a
30.2lg -
=
Fe3+等杂质，对反应会有催化作用，必要时需滴入几滴0.10mol·L EDTA溶液。
在做温度对化学反应速率影响的实验时，如室温低于10℃，可将温度条件改为室温、高于室温10℃、高于室温20℃三种情况进行。
【实验改进的参考】
(1)若提前配制Na2S2O3,可加少量Na2CO3作稳定剂。
(2)反应中的搅拌速度对反应时间也有影响,搅拌的越快,反应时间越短。
同一组实验,要用同一种速度搅拌。
(3)为使实验测得的数值更准确，（NH4）2S2O8必须最后加入，且要一次性快速加入。
微型实验：
实验用的微型仪器
5ml(6孔)井穴板(2块)：具有烧杯，试管，点滴板，试剂储瓶的一些功能，在这里主要用其代替100ml烧杯,作反应容器用。
多用滴管：具有储液,滴液和定量移取液的功能, 用于盛装和量取KI、Na2S2O3、淀粉溶液、KNO3、(NH4)2SO4、(NH4)2S2O8等溶液。
玻璃毛细管:作搅拌用(若无时也可用牙签代替）
试剂用量为文献上常量的1/10。