化学反应速率及活化能的测定实验报告 . 1. 概述
化学反应速率用符号 J 或 ξ 表示，其定义为：
J=dξ/dt
（3-1）
ξ 为反应进度，单位是 mol，t 为时间，单位是 s。所以单位时间的反应进度即为反应速率。
dξ=v -1 B dn B
（3-2）
将式（3-2）代入式（3-1）得：
J=v -1 B dn B /dt 式中 n B 为物质 B 的物质的量，dn B /dt 是物质 B 的物质的量对时间的变化率，v B 为物质 B 的化学计量数（对反应物 v B 取负值，产物 v B 取正值）。反应速率 J 总为正值。J 的单位是 mol·s -1 。
根据质量作用定律，若 A 与 B 按下式反应：
aA＋bB→cC＋dD 其反应速率方程为：
J=kc a （A）c b （B）
k 为反应速率常数。
a＋b=n n 为反应级数。n=1 称为一级反应，n=2 为二级反应，三级反应较少。反应级数有时不能从方程式判定，如：
2HI→I 2 ＋H 2
看起来是二级反应。实际上是一级反应，因为 HI→H＋I（慢）
HI＋H→H 2 ＋I（快）
I＋I→I 2 （快）
反应决定于第一步慢反应，是一级反应。从上述可知，反应级数应由实验测定。
反应速率的测定 测定反应速率的方法很多，可直接分析反应物或产物浓度的变化，也可利用反应前后颜色的改变、导电性的变化等来测定，如：
可通过分析溶液中 Cl - 离子浓度的增加，确定反应速率，也可利用反应物和产物颜色不同，所导致的光学性质的差异进行测定。从上式还可以看到，反应前后离子个数和离子电荷数都有所改变，溶液的导电性有变化，所以也可用导电性的改变测定反应速率。概括地说，任何性质只要它与反应物（或产物）的浓度有函数关系，便可用来测定反应速率。但对于反应速率很快的
本实验测定（NH 4 ）
2 S 2 O 8 （过二硫酸铵）和 KI 反应的速率是利用一个
在水溶液中，（NH 4 ）
2 S 2 O 8 和 KI 发生以下反应：
这个反应的平均反应速率可用下式表示
（NH 4 ）
2 S 2 O 8 溶液和 KI 溶液混合时，同时加入一定体积的已知浓度的 Na 2 S 2 O 3
反应：
记录从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间 Δt。由于在 Δt 时间内
式中，｛k｝代表量 k 的数值。
可求得反应速率常数 k。
根据阿伦尼乌斯公式：
率等于－E a /2.303R，通过计算求出活化能 E a 。
. 2. 实验目的
（1）掌握浓度、温度及催化剂对化学反应速率的影响。
（2）测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速率，并计算反应级数、反应速率常数及反应的活化能。
（3）初步练习用计算机进行数据处理。
. 3. 实验内容
（1）实验浓度对化学反应速率的影响 在室温下，取 3 个量筒分别量取 20ml 0.20mol·L -1
KI 溶液、8.0ml 0.010 mol· L -1
Na 2 S 2 O 3 溶液和 4.0mL
0.2％淀粉溶液，均加到 150mL 烧杯中，混合均匀。再用另一个量筒取 20mL0.20mol· L -1 （NH 4 ）
2 S 2 O 8 溶液，快速
加到烧杯中，同时开动秒表，并不断搅拌。当溶液刚出现蓝色时，立即停秒表，记下时间及室温。
用同样的方法按照表 3-1 中的用量进行另外 4 次实验。为了使每次实验中的溶液的离子强度和总体积保持不变，不足的量分别用 0.20mol·L -1
KNO 3 溶液和 0.20mol·L -1 （NH 4 ）
2 SO 4 溶液补足。
表 表 3 3- -1 1
不同浓度时平均反应速率
用表中实验Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ的数据作图求出 a，用实验Ⅰ，Ⅳ，Ⅴ的数据作图求出 b，然后再计算出反应速率常数 k。
（2）温度对化学反应速率的影响
按表 3-1 实验Ⅳ中的用量，把 KI，Na 2 S 2 O 3 ，KNO 3 和淀粉的混合溶液加到 150mL 烧杯中，把（NH 4 ）
2 S 2 O 8 溶液加到另一个烧杯中，并将两个烧杯放入冰水浴中冷却。等烧杯中的溶液都冷到 O℃时，把（NH 4 ）
2 S 2 O 8溶液加到 KI 混合溶液中，同时开动秒表，并不断搅拌，当溶液刚出现蓝色时，记下反应时间。
在 10℃，20℃和 30℃的条件下，重复上述实验。将结果填于表 3-2中。用表 3.2 的数据，以 lg｛k｝对 1/T 作图，求出反应（1）的活化能。
表 表 3 3- -2 2 不同温度时平均反应速率
（3）催化剂对反应速率的影响 在 150mL 烧杯中加入 10mL 0.20mol·L -1 KI 溶液，4.0mL 淀粉溶液，8.0mL 0.010mol·L -1
Na 2 S 2 O 3 溶液和 10mL 0.20mol·L -1
KNO 3 溶液，再加入1 滴 0.02mol·L -1
Cu（NO 3 ）
2 溶液。搅拌均匀，然后迅速加入 20mL 0.20mol·L -1 （NH 4 ）
2 S 2 O 8 溶液，搅拌，记下反应时间，并与前面不加催化剂的实验进行比较。
. 4. 思考题
（1）通过上述实验总结温度、浓度、催化剂对反应速率的影响。
（2）上述反应中，溶液出现蓝色是否反应终止？ 另外，实验数据的处理，除了用方格纸作图并进行计算外，还可以利用计算机进行数据处理。计算机处理实验数据的程序及使用说明如下：
帮助文件
使用说明：
. 1. 打开与选择菜单
（1）按 F10 键即可激活顶层菜单，然后使用方向键（→，←）选择顶层菜单项，按回车（Enter）键即可打开所选择的菜单。使用热键（Alt＋菜单上加亮的字母）即可快速地打开该字母所对应的菜单。
（2）打开菜单后即可使用方向键（↑，↓）选择菜单项，选中后按回车键即可执行此菜单项。打开菜单后，按菜单项中加亮的字母也可以执行该菜单项。使用热键（菜单项后部提示的组合键）即可快速地执行对应的菜单项。
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