碘钟反应实验报告

一 实验目的

1．了解浓度、温度对反应速率的影响。

2．学习测定K2S2O8 氧化KI 的反应速率常数及活化能的原理和方法。 3．练习用计算法、作图法处理实验数据。 二 实验原理

水溶液中，Ｋ2Ｓ2Ｏ8 与KI发生如下反应的离子方程式 S2O82-＋２I-＝I２＋２SO４2-

在温度和离子强度不变，反应速率与反应物浓度的关系可近似表示为即动力学方程： •

Ｖ＝-d [S2O82-]／dt＝k [S2O82-]m[Ｉ-]n

通常人们认为S2O82-氧化I-通常经历两个步骤 S2O82-＋I-＝ [IS2O8]３-。。。。。。。。。。。。。（１） [IS2O8]３-＋ I- ＝ I２＋２SO４2-。。。。。。。。（２） 反应（１）为速控步骤，则其速率方程为 -d[S2O82-]／dt＝k[S2O82-][I-] 若[I-]不变（ [I-] > >[S2O82-]）则其速率方程为 -d[S2O82-]／dt＝k１[S2O82-]

k１＝k[I-]，上述反应假定为准一级反应，则 ㏑[S2O82-] ＝－k１t＋㏑[S2O82-]０

以㏑[S2O82-] 对时间t作图，即可求得反应速率常数k１

为了保持[I-] 不变，本实验采用加入S2O３2方法：

２S2O３2-＋I２＝２I-＋S４O６2- 此反应很快，可认为瞬间完成。由加入的 Na2S2O3的体积及其浓度，可以算出每次溶液呈现蓝色时所消耗的Na2S2O3的量，从而求出此时刻的S2O82-，得到一系列K2S2O8的浓度及其对应的反应时间，从而求的速率常数k1，改变反应温度，可求得不同反应温度的k1值，根据阿仑尼乌斯公式 Ｋ =Ａｅ－Ea/RT 取对数

㏑Ｋ＝－Ea/RT＋㏑Ａ

以㏑Ｋ对1/T 作图，求出直线斜率，即可求得活化能Ea 三 装置和流程简图

仪器： 恒温槽，电子秒表，微量注射器，量筒（10ml），移液管(25ml，10ml)，吸耳球，环形搅拌器，大试管，容量瓶，烧杯 试剂： (Ｋ2Ｓ2Ｏ8 ０.０５０mol·L-1)ＫＩ (0. １００mol·L-1) Na2S2O3 (0.01２５mol·L-1) 淀粉 (１％，Ｗ /Ｖ) 流程： １.恒温槽调至所需温度，恒温。 ２.大试管装入２５ml蒸馏水，１０mlＫＩ溶液，２ml淀粉液，→恒温１０分钟 Ｋ2Ｓ2Ｏ8放入容量瓶中→恒温１０分钟 3． 用微量注射器取３００μl Na2Ｓ2Ｏ３注入大试管中，用环形搅拌器使其混合均匀。 4． 移液管取１０ ml已恒温Ｋ2Ｓ2Ｏ8注入大试管，流出一半时计时，至溶液颜色变蓝，暂停秒表，记下时间读数，立即再加入３００μl Na2Ｓ2Ｏ３，搅拌溶液，开动秒表，继续计时颜色变化暂停记时，重复记五次。

四 原始数据及数据处理

22℃ t1 4’19”97 t2 9’47”56 25℃ 3’28”31 6’33”68 28℃ 2’45”18 5’08”71 7’24”02 31℃ 34℃ [S2O82-] ㏑[S2O82-] 2’13”87 1’53”28 0.0266 -3.629 4’01”24 3’21”43 0.0261 -3.646 5’49”40 5’04”77 0.0256 -3.682 7’47”27 6’37”49 0.0252 -3.682 t3 13’27”31 9’52”31 t4 17’13”84 13’18”62 9’55”87 t5 21’06”37 16’40”62 12’31”00 9’53”93 8’10”24 0.0247 -3.700

五 实验结果及讨论 思考题：

1. 碘钟反应的基本条件是什么？

答：（1）在反应过程中维持[I-]不变，为此本实验采用补偿法，通过加入一定浓度的Na2S2O3来维持[I-]在反应过程中不变。

（2）在测反应活化能时，要求在实验温度范围内Ea不随温度变化。 2.根据实验原理及实验方法，活化能的测定是否可以简化？ 答：可以。如果我们所需数据仅为活化能Ea，由书中式（7） ㏑[S2O82-] ＝－k１t＋㏑[S2O82-]０ 如果固定反应后，[S2O82-]不变，即 Kt=㏑[S2O82-]０㏑[S2O82-]=C(常数) ----------------------（11） 对上式左右取对数得㏑k+㏑t=㏑C

将上式代入（10）式得：㏑C -㏑t=－Ea/RT＋㏑Ａ 整理得

㏑t=㏑C+ Ea/RT-㏑Ａ作1/T对㏑t直线，斜率为Ea/R，即可求得Ea。

实验讨论

1. 所用的试剂若混有少量的Fe３+，Cu２+，对反应会有催化作用，必要时

要加入缓冲试剂，来消除这些离子的影响。 2. 向混合溶液中加入Ｋ2Ｓ2Ｏ8 ，要越快越好。

3. 为保证实验数据的准确性，在反应过程中要注意恒温的控制以及温度

的调节。

4. 实验温度不能太，否则速率太快不易控制，实验误差大。

5. KI溶液不稳定，易被空气氧化而使无色溶液变成淡黄色而导致反应时

-

间缩短，配好以后的三个小时内可照常使用。放置时间长若溶液变黄，可滴加Na2S,直至黄色褪去即可继续使用。

6. 反应中的搅拌速度对反应时间也有影响，搅拌得越快，反应时间越短。

同一组实验，要用同一种速度搅拌。