江汉大学 化学化工实验中心

实验目的 实验原理 基本操作 实验内容 实验思考题 实验注意事项

实验八 化学反应速率与活化能的测定

实验说明

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【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。

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【实验原理】 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：

①

S2O8 2 - +3 I - ==2 SO4

2- + I3 - ( 慢 ) (1)

n

I

m

OSckcv 2

82

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近似地用平均速率代替初速率：

【实验原理】

t

cOS

282n

I

m

OSckcv 2

82

2S2O3 2- + I3

- = S4 O6 2- + 3I - ( 快 )

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

2

232

282

OS

OS

cc

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【实验原理】

由于从反应开始到蓝色出现标志着 S2O3 2-全部耗尽，

所以从反应开始到出现蓝色这段时间△ t里， S2O3 2-浓度

的改变 实际上就是 Na2S2O3的起始浓度。

232OS

c

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【实验原理】

实验中，通过改变反应物 S2O8 2 - 和 I - 的初始

浓度，测定消耗等量的 S2O8 2 - 的物质的量浓度所

需要的不同的时间间隔（△ t ），计算得到反应物不同初始浓度的初速率，进而确定该反应的微分速率方程和反应速率常数。

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【基本操作】

REa

303.2

3 、作图方法 求出不同浓度的 k 值后，以 lgk

对 1/T 作图，可得一直线，由直线的斜率

可求得反应的活化能 Ea 。

1 、量筒的使用 2 、秒表的使用

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【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

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【实验内容】一、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 II、 III、 IV、 V的实验。

20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液

8.0mL 0.010mol.L-1

Na2S2O3溶液

2.0mL 0.4% 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

②

④

③

① 加 20.0mL 0.20mol·L-1 KI溶液

② 加 8.0mL 0.010mol·L-1 Na2S2O3溶液

③ 加 2.0mL 0.4%淀粉溶液

④ 混合均匀⑤20.0mL 0.20mol·L-1（ 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

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注意浓度不同溶液变蓝的时间不同，一定要注意观察溶液变蓝的时间！！

不同浓度下溶液变蓝时间的参考 （视频）

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实验编号 I II III IV V

试剂用量 mL

0.20mol.L-1(NH4)2S2O8 20.0 10.0 5.0 20.0 20.0

0.20mol.L-1KI 20.0 20.0 20.0 10.0 5.0

0.010mol.L-1Na2S2O3 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

0.20mol.L-1KNO3 0 0 0 10.0 15.0

0.20mol.L-1(NH4)2SO4 0 10.0 15.0 0 0

混合液中反应物的起始浓度

mol.L-1

(NH4)2S2O8

KI

Na2S2O3

反应时间 Δt/s

S2O82-的浓度变化△ c S2O8

2 -/mol.L-1

反应速率 v

表 1 浓度对反应速率的影响 室温：

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二、温度对化学反应速率的影响①KI（ 10.0 mL ）、 Na2S2O3 （ 8.0mL ）、 KNO3（ 10mL ）、淀粉溶液（ 2.0 mL） 混合于大烧杯 ( 按表 1 实验 IV 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。

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实验编号 VI IV VⅡ

反应温度 t /℃

反应时间 Δt /s

反应速率 v

表 2 温度对化学反应速率的影响

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三、催化剂对化学反应速率的影响①KI（ 10.0 mL ）、 Na2S2O3 （ 8.0mL ）、 KNO3（ 10mL ）、淀粉溶液（ 2.0 mL） 混合于 150mL 烧杯 ( 按表 1 实验 IV 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 8-1中实验 IV 的反应速率定性地比较，结论：

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三、催化剂对化学反应速率的影响按表 1实验 IV的用量

0.20mol.L-1KI 10.0 mL

0.010mol.L-1Na2S2O3

8.0 mL

0.20mol.L-1KNO3

10 mL

0.4%淀粉溶液2.0 mL

0.20mol.L-1(NH4)2S2O8

20.0 mL

2滴 0.02mol.L-

1

Cu(NO3)2溶液

搅拌

迅速混合

搅拌

计时

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四、数据记录及处理

实验编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

lgν

lg c S2O8 2 -

lg c I -

m

n

反应速率常数 k

lgν=mlg c S2O8 2 - + nlgc I

- +lgk

1 、反应级数和反应速率常数的计算

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实验编号 Ⅵ Ⅶ Ⅳ

反应速率常数 k

lgk

反应活化能 Ea

T1

RT

EAk a

30.2lg

2 、反应活化能的计算

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【实验思考题】1、在实验中为什么先加入 (NH4)2S2O8溶液最后加入 KI溶 液？2、若不用 S2O8

2 -而用 I3-或 I-浓度变化来表示，反应速

度 常数是否一样？

3、为什么在实验 II、 III、 IV中加入 KNO3或 (NH4)2S

O4溶 液？

4、每次实验的计时操作要注意什么？参考资料 北京师范大学无机化学教研室等 编 . 《无机化学实验》（第三版） . 高等教育出版社 , 2002.8 , 117-121

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【实验注意事项 】 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+ 、 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。

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若提前配制 Na2S2O3, 可加少量 Na2CO3 作稳定剂。

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。

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。

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【实验说明】

本课件里除对实验原理及步骤要求作了祥细的说明外，还针对实验中容易出现的问题在实验注意事项一栏中进行了提醒和说明。此外，对本实验的数据处理也作了祥细的提示和说明。以使学生在实验中少走弯路，提高实验课的效率。