五、数据记录与处理
1、H2O2催化分解数据表
当催化剂KI的浓度为0.1mol/L时所得的数据如下：
液面读数
氧气体积V t(ml)反应时间t(s)1/t V∞-V t lg(V∞-V t) （ml)
2.51 0 0 - - -
2.70 0.19 60 0.016667 49.074 1.690851
3.80 1.29 120 0.008333 47.974 1.681006
5.51 3.00 180 0.005556 4
6.264 1.665243
7.23 4.72 240 0.004167 44.544 1.648789
8.92 6.41 300 0.003333 42.854 1.631991
10.54 8.03 360 0.002778 41.234 1.615255
12.08 9.57 420 0.002381 39.694 1.598725
13.55 11.04 480 0.002083 38.224 1.582336
15.84 13.33 540 0.001852 35.934 1.555506
16.64 14.13 600 0.001667 35.134 1.545728
18.11 15.60 660 0.001515 33.664 1.527166
19.54 17.03 720 0.001389 32.234 1.508314
20.98 18.47 780 0.001282 30.794 1.488466
22.38 19.87 840 0.001190 29.394 1.468259
23.88 21.37 900 0.001111 27.894 1.445511
25.35 22.84 960 0.001042 26.424 1.421999
26.72 24.21 1020 0.000980 25.054 1.398877
27.80 25.29 1080 0.000926 23.974 1.379741
28.93 26.42 1140 0.000877 22.844 1.358772
30.12 27.61 1200 0.000833 21.654 1.335538
31.41 28.90 1260 0.000794 20.364 1.308863
32.28 29.77 1320 0.000758 19.494 1.289901
33.27 30.76 1380 0.000725 18.504 1.267266
34.27 31.76 1440 0.000694 17.504 1.243137
35.30 32.79 1500 0.000667 16.474 1.216799
36.21 33.70 1560 0.000641 15.564 1.192121
37.21 34.70 1620 0.000617 14.564 1.163281
38.11 35.60 1680 0.000595 13.664 1.135578
39.08 36.57 1740 0.000575 12.694 1.103598
40.12 37.61 1800 0.000556 11.654 1.066475
41.12 38.61 1860 0.000538 10.654 1.027513
41.78 39.27 1920 0.000521 9.994 0.999739
42.51 40.00 1980 0.000505 9.264 0.966799
43.21 40.70 2040 0.000490 8.564 0.932677
V。
2、以Vt对1/t作图，将得到一条直线，将直线外推至1/t=0，由其截距得到
由于刚开始时，量气管中的气体暂时未充满，故所得的数据存在不准确性，舍掉前十组数据得到图如下：
当1/t=0时，得到∞V =49.264。
3、以lg(V ∞-V t )对t 作图，求直线斜率。 据以上数据得到图形如下
据公式
∞∞+-
=-V t k
V V g t lg 303
.2)(l 可得反应的速率
K=9.64*10-4s -1
4、根据t 1/2=0.693/k 计算半衰期。
s k 612.71810*64.9/693.0/693.0t 42/1===-
同理，当催化剂KI 的浓度为0.05mol/L 时依据所得计算出的反应速率
K=4.606*10-4s -1
得半衰期
s k 559.150410*606.4/693.0/693.0t 42/1===-
[归纳·助学] 1．化学反应速率的简单计算 (1)根据公式计算： v (B) ＝Δc (B )Δt 。 (2)根据化学计量数计算： 在同一条件下的同一化学反应中，各物质的反应速率之比等于其化学方程式中相应物质的化学计量数之比。 2．影响化学反应速率的外界因素 增大反应物浓度，增大压强，升高反应温度，使用催化剂均能加快化学反应速率。 3．化学平衡状态 4．化学平衡常数 (1)数学表达式： 对于反应：m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g) K ＝c p (C )·c q (D )c m (A )·c n (B ) 。 (2)注意问题： ①固体、纯液体的浓度视为常数，不包含在化学平衡常数的表达式中； ②K 只受温度的影响，当温度不变时，K 值不变； ③化学平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关，对于同一个化学反应，当化学方程式的计量数发生变化时，平衡常数的数值也发生变化；当化学方程式逆向书写时，平衡常数为原平衡常数的倒数。 分析化学平衡的移动一定要从反应速率入手 1.改变条件??????? 速率不变：如容积不变时充入稀有气体速率改变????? 程度相同[v (正)＝v (逆)]??????????使用催化剂或对气体体积前后无变化的反应改变压强平衡不移动程度不相同[v (正)≠v (逆)]??????????浓度压强温度平衡移动
2.平衡移 动原理????? 增大反应物浓度，平衡正向移动；增大产 物浓度，平衡逆向移动升高温度，平衡向吸热方向移动增大压强，平衡向体积减小的方向移动 化学平衡状态的判断 (1)利用化学平衡状态的本质[即v (正)＝v (逆)]判断。要求速率必须是一正一逆(不能同时都是v 正或v 逆)，且速率之比等于化学计量数之比。 (2)利用化学平衡状态的特点(即“三定”——反应物的转化率、混合体系中各物质的百分含量、混合体系中各物质的浓度均一定)判断。 (3)利用“变量”与“不变量”来判断。选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。如常见的变量有：气体的颜色；对于气体体积变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量；对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。 化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度。 对于同类型的反应，K 值越大，表示反应进行的程度越大；K 值越小，表示反应进行的程度越小。 (2)判断反应进行的方向。 若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Q c ，则 Q c ＞K ，反应向逆反应方向进行； Q c ＝K ，反应处于平衡状态； Q c ＜K ，反应向正反应方向进行。 (3)判断反应的热效应。 ①若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应； ②若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。 (4)利用化学平衡常数计算平衡浓度、转化率、体积分数等。 化学反应速率与化学平衡图象 破解化学反应速度与化学平衡图象题的方法是将“图象—方程式—理论”三者联系起来解答，具体方法是“三看”、“两法”：
蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告记录
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序号： 6 物理化学实验报告 姓名：××× 院系：化学化工学院 班级：××× 学号：××××××× 指导老师：××× 同组者：×××××××××××
实验项目名称：蔗糖水解反应速率常数的测定 一、实验目的 (1)根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，测定其反应的速率常数和半衰期； (2)了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 二、实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应方程式为 C 12H 22O 11 + H 2O === C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 为使水解反应加速，反应常常以Ｈ+为催化剂，故在酸性介质中进行。由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达到终点时，虽有部分水分子参加反应，但可认为其没有改变。因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所有本反应可视为一级反应。该反应的速度方程为： －dt dc =KC 积分后： ln C C O =Kt 或 ㏑C=－k t+㏑C 。 式中，C 。为反应开始时蔗糖的浓度；C 为时间t 时的蔗糖浓度，K 为水解反应的速率常数。 从上式中可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以㏑C t 对t 作图，可得一条直线，由直线斜率即可求出反应速率常数K 。然而反应是不断进行的，要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困
难。但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性，且他们的旋光性不同，可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。 旋光度与浓度呈正比，且溶液的旋光度为各组分的旋光度之和（加和性）。若以α0，αt，α∞分别为时间0，t，∞时溶液的旋光度，则可导出： C0∝（α0－α∞），C t∝（αt－α∞） 所以可以得出： ㏑（α0－α∞）/（αt－α∞）＝k t 即：㏑（αt－α∞）＝－k t﹢㏑（α0－α∞） 上式中㏑（αt－α∞）对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速度常数K。 一级反应的半衰期则用下式求取： t=㏑2/k＝0.693/k 2/1 三、仪器和试剂 仪器：自动指示旋光仪一台；移液管（25 mL）2支；超级恒温槽1台；烧杯（150 mL）2个；恒温水浴锅1台；吸耳球1个；秒表1块；容量瓶（50mL）1个；锥形瓶（100 mL）2个； 试剂：蔗糖（AR）；2 mol/L的盐酸溶液。 四、实验操作 1、温度设定与准备
第23卷 第3期大学化学2008年6月自学之友 一个与化学反应速率常数有关的问题 索福喜 陈魁 李俊 徐建强 (南京信息工程大学环境科学与工程学院 江苏南京210044) 摘要 对物理化学教科书和教学参考书中较为普遍存在的一个有关化学反应速率常数的问题进行了讨论。指出必须对反应的速率常数k 与某反应物的消耗速率常数(或某产物的生成速率常数)k i 加以严格区分,二者之间的关系是:k i =νi ?k 。 化学反应的速率常数是化学动力学研究中的一个重要参数。例如温度和催化剂对反应速率的影响是通过反应的速率常数来体现的;在对复合反应进行近似处理(例如稳定态处理)时,更要涉及各个基元步骤的反应速率常数。因此,准确理解和严格区分化学反应速率常数的相关概念是很有必要的。 我们知道,按目前国际上普遍采用的以反应进度随时间的变化率对反应速率进行定义,对任意反应a A +b B =g G +h H ,当在恒容条件下进行时,其反应速率可以表示为: r =-1a d[A ]d t =-1b d[B ]d t =1g d[G]d t =1h d[H ]d t 当上述反应为基元反应时,按照质量作用定律又有: r =k [A ]a [B ] b 式中k 称为反应速率常数。于是有: -1a d[A ]d t =k [A ]a [B ]b -1b d[B ]d t =k [A ]a [B ]b 1g d[G]d t =k [A ]a [B ]b 1h d[H ]d t =k [A ]a [B ]b 另外,在动力学问题研究中,为了方便,也常常采用某反应物的消耗速率(或某产物的生成速率)来表示反应的快慢。因而有: - d[A ]d t =ak [A ]a [B ]b =k A [A ]a [B ]b - d[B ]d t =bk [A ]a [B ]b =k B [A ]a [B ]b d[G]d t =gk [A ]a [B ]b =k G [A ]a [B ]b 46
实验五化学反应速率和速率常数的测定 一、预习要点 ①化学反应速率基本概念以及浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。 ②本实验测定反应速率及速率常数的基本原理、实验方法。 二、目的要求 ①了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。 ②测定过二硫酸俊与碘化钾反应的平均反应速率，并计算不同温度下的反应速率常数。 三、实验原理 在水溶液中，过二硫酸俊与碘化钾发生如下反应： (NH 4)2 S2O8+3KI ——(NH 4)2SO4 + K2SO4 + KI 3 它的离子反应方程式为： S2O8+3I-——2SO4+I3- 因为化学反应速率是以单位时间内反应物或生成物浓度的改变值来表示的，所以上述反 应的平均速率为： 2 2 2 、 C(S2O8 )1 C(S2O8 )2 C(S2O8 ) tT^1 t 式中，△ C(S2O82-)为S2O82-在At时间内浓度的改变值。为了测定出△ C(S2O82-)，在混合(NH 4)2 S2O8和KI溶液时，用淀粉溶液作指示剂，同时加入一定体积的已知浓度的N32S2O3,这样 溶液在反应(1)进行的同时，也进行着如下反应： S2O32-+I3-——S4O62-+3I- 反应(2)进行得非常快，几乎瞬间完成，而反应(1)却慢得多，于是由反应(1)生成的碘立 刻与S2O32-反应，生成了无色的S4O62-和I-,因此在开始一段时间内，看不到碘与淀粉作用 而显示出来的特有的蓝色，但是，一旦Na2S2O3耗尽，则继续游离出来的碘，即使是微量的，也能使淀粉指示剂变蓝。所以蓝色的出现就标志着反应(2)的完成。 从反应方程式⑴和⑵的关系可以看出，S2O82-浓度的减少量等于S2O32-减少量的一半， 2 c(S2O8 )c(S2O；) 2 因为S2O32-在溶液显蓝色时几乎完全耗掉，故^ C(S2O32-)实际上就等于反应开始时 Na2S2O3的浓度，由于本实验中的每份混合溶液只改变(NH4)2S2O8和KI的浓度，而使用的Na2S2O3的起始浓度都是相同的，因此到蓝色出现时已耗去的S2O82-即^ C(S2O82-)也都是相同的。这样只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间(△ t),就可以求算在各种不同浓 2 度下的平均反应速率C(S 2°8) t 实验证明：过二硫酸俊与碘化钾的反应速率和反应的浓度的关系如下： 2 值。8 ) t kc(S2。；)C(I ) k式中的为反应速率常数，C(S2O82-)和C(I-)分别为两种离子的初始浓度(mol ? L-1),利用 (3)即可求算出反应速率常数k值。 四、实验用品 量筒(10mL)，烧杯(50mL)，秒表，温度计(0?100C)。
电导法测定二级反应——乙酸乙酯皂化反应的速率常数 【摘要】本实验使用电导率仪，测量出反应中t 时刻的物质的浓度。根据二级反应的速 率与浓度的关系，求出乙酸乙酯皂化反应在一定温度下的速率常数。学会二级反应的相关计算及图解法求解速率常数，了解电导率仪的使用。 【abstract 】This experiment use the electric conductivity rate machine ,to measure out the degree of the reactive thing in the reaction system at each time t.According to the relation of the reaction rate and the thick degree of the second order reaction, beg out the rate consta nt of the C3COO2H5 and NaOH ‘s reaction at the certain temperature. Learn how to calculate the data of the second order reaction and learn about the calculation of the rate constant by using the graphing method. Master the skill of using the electric conductivity rate machine. 【关键词】反应速率常数，二级反应，电导率， 活化能 【key word 】The reaction rate constant, second order reaction, electrict conductivity rate , ctivation energy, 1. 实验目的 1.1学习测定化学反应动力学参数的分析方法——电导法，了解反应活化能的测定方法 1.2了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数。 1.3认识电导测定的应用，掌握电导仪的使用方法 2. 实验原理及方法 2.1反应级数及二级反应： 化学反应的速率方程中各物浓度的指数称为各物的分级数，所有指数的总和称为反应总级数，用n 表示。当n=2时，反应为二级反应。 对于二级反应： A + B → 产物 反应速率表示为： )()(x b x a k dt dx -?-?=。x 为时间t 时反应物浓度的改变量。 当两个物质起始浓度相等时：)()(x a x a k dt dx -?-?= 积分为 常数+?=-t k x a 1 因此，若以x a -1 对t 作图为一条直线。则反应级数为2，直线的斜率为k 。 2.2电导率： 电导率的物理意义是：当l=1m ，A=1m2时的电导。 对一种金属，在一定温度下，Lg 是一定的。对电解质溶液的Lg 不仅与温度有关，而且与溶液中的离子浓度有关。在有多种离子存在的溶液中，Lg 是各种离子迁移作用的总和，它与溶液中离子的数目，离子所带电荷以及离子迁移率有关。
一级反应速率常数测量 一、 实验原理 1. 蔗糖水解反应是典型的一级，是一个准一级反应而已。 C 12H 22O 11＋H 2O （酸催化）＝ C 6H 12O 6（葡萄糖）＋C 6H 12O 6（果糖） 本是二级反应，由于水是大量的， 成为准一级反应。 －dc/dt ＝k 1c 积分： lnc ＝ k 1t ＋ B 或 lnc 0/c ＝ k 1t 2. 旋光度α与浓度的关系。 20℃时，蔗糖的比旋光度〔α〕＝66.6°；葡萄糖比旋光度〔α〕＝52.5°； 果糖的比旋光度〔α〕＝－91.9° 蔗糖水解反应，开始体系是右旋的角度大，随反应进行，旋光角度减少，变成左旋。旋光角度α与浓度关系式：α＝〔α〕Lc L 是旋光管长度，〔α〕仅与温度有关，当温度，旋光管长度一定，α与浓度c 成正比。可写成 α＝Kc 3 .用α表示的一级反应动力学方程： A ――→ B ＋ D t=0 C 0 α0＝K A C 0 （1） t=t CA C B ＝C 0－C A ； C D ＝C 0－C A αt ＝αA ＋αB ＋αD ＝K A C A ＋（K B ＋K D ） （C B ＋C D ） （2） t=∞ 0 C 0 ； C 0 α∞＝（K B ＋K D ）C 0 （3） (1)－(3)： α0－α∞＝（K A －K B －K D ）C 0 C0＝（α0－α∞）/（K A －K B －K D ） (2)－(3)：α0－αt ＝（K A －K B －K D ）C A C A ＝（α0－αt ）/（K A －K B －K D ） 代入一级反应动力学方程： ∝-∝-==ααααt A c c t k 001ln ln 或 B t k c +-=1ln 得到 ')ln(1B t k t +-=-∝αα 二、仪器药品（略）
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 一、实验目的 1.学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法； 2.了解二级反应的特点，学会用图解计算法求二级反应的速率常数； 3.熟悉电导仪的使用。 二、实验原理 （1）速率常数的测定 乙酸乙酯皂化反应时典型的二级反应，其反应式为： CH 3COOC 2H 5＋NaOH = CH 3OONa ＋C 2H 5OH t=0 C 0 C 0 0 0 t=t Ct Ct C 0 - Ct C 0 -Ct t=∞ 0 0 C 0 C 0 速率方程式 2kc dt dc =- ，积分并整理得速率常数k 的表达式为： t 0t 0c c c c t 1k -?= 假定此反应在稀溶液中进行，且CH 3COONa 全部电离。则参加导电离子有Na ＋ 、OH －、CH 3COO －,而Na ＋反应前后不变，OH －的迁移率远远大于CH 3COO －，随着反 应的进行， OH － 不断减小，CH 3COO －不断增加，所以体系的电导率不断下降，且体系电导率（κ） 的下降和产物CH 3COO －的浓度成正比。 令0κ、t κ和∞κ分别为0、t 和∞时刻的电导率，则： t=t 时，C 0 –Ct=K （0κ-t κ） K 为比例常数 t→∞时，C 0= K （0κ-∞κ） 联立以上式子，整理得：
∞+-?= κκκκt kc 1t 00t 可见，即已知起始浓度C 0，在恒温条件下，测得0κ和t κ，并以t κ对t t 0κκ-作图，可得一直线，则直线斜率0 kc 1 m = ，从而求得此温度下的反应速率常数k 。 （2）活化能的测定原理： )11(k k ln 2 1a 12T T R E -= 因此只要测出两个不同温度对应的速率常数，就可以算出反应的表观活化能。 三、仪器与试剂 电导率仪 1台 铂黑电极 1支 大试管 5支 恒温槽 1台 移液管 3支 氢氧化钠溶液（0.02mol/L ） 乙酸乙酯溶液（0.02mol/L ） 四、实验步骤 1.标定NaOH 溶液及乙酸乙酯溶液的配制 计算标定0.023/dm mol NaOH 溶液所需的草酸二份，放入锥形瓶中，用少量去离子水溶解之，标定溶液。计算出配制与NaOH 等浓度的乙酸乙酯溶液100mL 所需化学纯乙酸乙酯的质量，根据不同温度下乙酸乙酯的密度计算其体积(乙酸乙酯的取样是通过量取一定量的体积)，于ml 100容量瓶中加入约3/2容积的去离子水，然后用1mL 移液管吸取所需的乙酸乙酯加入容量瓶中，加水至刻度，摇匀。 2.调节恒温水浴调节恒温水浴温度为30℃1.0±℃。 3.电导率0K 的测定 用mL 20移液管量取去离子水及标定过的NaOH 溶液各mL 20，在干燥的100mL 烧杯中混匀，用少量稀释后的NaOH 溶液淋洗电导电极及电极管3次，装入适量的此NaOH 溶液于电极管中，浸入电导电极并置于恒温水浴中恒温。将
丙酮碘化反应速率常数的测定 一、实验目的 1、掌握利用分光光度法测定酸催化时丙酮碘化反应速度常数及活化能的实验方法。 2、加深对复杂反应特征的理解。 二、实验原理 酸溶液中丙酮碘化反应是一个复杂反应，反应方程为： CH 3H 3C O +I 2 H + CH 2I H 3C O +I -+H + H +是反应的催化剂，由于丙酮碘化反应本身生成H +，所以这是一个自动催化反应。 实验测定表明，反应速率在酸性溶液中随氢离子浓度的增大而增大。反应式中包含产物，其动力学方程式为： r q p A A H c I c kc dt I dc dt dc )()()(22+=-=- =υ （1） 式中υ为反应速率，A c 、)(2I c 、)(+ H c 分别为丙酮、碘、盐酸的浓度（mol/L ），κ为反应速率常数，p 、q 、r 分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。速率、速率常数和反应级数均可由实验测定。 实验证明丙酮碘化反应是一个复杂反应，一般认为可分成两步进行，即： H + 2 C CH 2 H 3C OH C CH 2 H 3C O （ i ） C H 3C O C CH 2 H 3C OH I 2 CH 2I I - k 3 (ii) 反应(i)是丙酮的烯醇化反应，反应可逆且进行的很慢。反应(ii)是烯醇的碘化反应，反应快速且能进行到底。因此，丙酮碘化反应的总速度可认为是由反应(i)所决定。丙酮碘化反应对碘的反应级数是零级，故碘的浓度对反应速率没有影响，即动力学方程中q 为零，原来的速率方程可写成： r p A I H c kc dt dc )(2+=- =υ (2)
由于反应并不停留在一元碘化丙酮上，还会继续反应下去，故采取初始速率法，因此丙酮和酸应大大过量，而用少量的碘来限制反应程度。这样在碘完全消耗之前，丙酮和酸的浓度基本保持不变。由于反应速率与碘浓度无关（除非在酸度很高的情况下），因而直到碘全部消耗前，反应速率是常数。即： 常数==- =+r p A I H c kc dt dc )(2υ （3） 因此，将)(2I c 对时间t 作图为一直线，直线斜率即为反应速率。 为了测定指数p ，需要进行两次实验。先固定氢离子的浓度不变，改变丙酮的浓度，若分别用I 、II 表示这两次实验，使)(II A c =u )(I A c ，)(+ II H c = )(+ I H c ，由式子（3）可得： p I p I p p I r I p II r II p I II u A C A C u H C A kC H C A kC ===++ ) ()()()()()(υυ （4） u p I II lg lg =υυ （5） u p I II lg /lg υυ= （6） 同样方法可以求指数r 。使)(II A c =)(I A c I ，)(+ II H c =w )(+ I H c ，可得出： w r I III lg /lg υυ= (7) 根据式子(2)，由指数、反应速率和浓度数据就可以计算出速率常数κ。由两个温度下的速率常数，由阿累尼乌斯公式: 1 21221lg 303.2k k T T T T R E -= (8) 求得化学反应的活化能E 。 因碘溶液在可见区有宽的吸收带，而在此吸收带中，盐酸、丙酮、碘化丙酮和碘化钾溶液则没有明显的吸收，所以可采用分光光度法直接测量碘浓度的变化,以跟踪反应进程。在本实验中，通过测定溶液510nm 光的吸收来确定碘浓度。溶液的吸光度A 与浓度c 的关系为： A=Kcd (9) 其中A 为吸光度，K 为吸光系数，d 为溶液厚度，c 为溶液浓度（mol/L ）。在一定的溶质、
第六章习题 一、选择题 1、某反应速率常数单位是mol·l-1·s-1，该反应级数为（） A、3级 B、2级 C、1级 D、0级 2、某反应物反应了3/4所需时间是反应了1/2所需时间的2倍，则该反应级数为（） A、0级 B、1级 C、2级 D、3级 3、某反应在指定温度下，速率常数是k=4.62×10-2min-1，反应物的初始浓度为 0.1mol·l-1，则该反应的半衰期为（） A、15min B、30min C、150min D、不能求解 4、已知某反应的级数是一级，则可确定该反应一定是（） A、简单反应 B、单分子反应 C、复杂反应 D、上述都不对 5、任何化学反应的半衰期与初始浓度c0、速率常数k的关系是（） A、与k、c0均有关 B、与c0有关，与k无关 C、与k有关 D、与c0无关，与k有关 6、某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系，则此反应的半衰期与反应物初始浓度的关系是（） A、成正比 B、成反比 C、平方成反比 D、无关 7、某复杂反应表观速率常数k与各基元反应速率常数间关系为 k=k2（k1/2k4）1/2 则表观活化能E a与各基元反应活化能E i之间关系是（） A、E a=E2+1/2(E1-2E4) B、E a=E2+1/2(E1-E4) C、E a=E2+ (E1-2E4)1/2 D、E a=E2×1/2(E1/ 2E4) 8、半衰期为10天的某放射性元素净重8克，40天后其净重为（） A、4克 B、2克 C、1克 D、0.5克 9、氢和氧的反应发展为爆炸是因为（） A、大量的引发剂引发 B、直链传递的速率增加 C、自由基被消除 D、生成双自由基，形成支链 10、一个反应的活化能为83.68kJ·mol-1，在室温27℃时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数（） A、4% B、90% C、11% D、50% 11、在T、V恒定的条件下，基元反应A(g)+B(g)→D(g)，若初始浓度c A,0 >>c B,0，即在反应过程中物质A大量过剩，其反应掉的物质的量浓度与c A,0相比较，完全可以忽略不计。则此反应的级数n=（） A、1 B、2 C、3 D、0
五、实验记录和处理 1、将实验数据记录于下表一中。 室温：24℃ 大气压：100.42KPa k0(25℃)=2.510 k∞(25℃)=0.896 k0 2、以k t对(k0-k t)/t作图，根据直线斜率求速率常数值。拟合直线见图一、图二。
k t (k 0-k t )/t 图一25℃下k t ~(k 0-k t )/t 拟合直线 注：拟合度R 2=0.99089，说明直线拟合的很好，可以用于计算。 k t (k 0-k t )/t 图二35℃下k t ~(k 0-k t )/t 拟合直线
注：拟合度R 2=0.9694，说明直线拟合地较好，可以用于计算。 （1）由图一知，直线斜率为15.70158 NaOH （分析纯）：0.0832g 定容体积：100mL NaOH 浓度：0.0208mol/L 稀释后NaOH 浓度：0.0104mol/L ，即a=0.0104mol/L 。 根据推导公式： k t = ∞+-?k t k k t 0ak 1 所以，25℃时反应速率常数k=6.1238L/(mol ·min) 查阅书籍：25℃时的反应速率常数标准值为：6.4254L/(mol ·min) 因此实验测量的相对误差为：4.69% （2）由图二知，直线斜率为8.23511， a=0.0104mol/L 。 根据推导， k t = ∞+-?k t k k t 0ak 1 所以，35℃时反应速率常数k=11.6761L/(mol ·min) 查阅书籍，35℃时的反应速率常数标准值为：11.9411L/(mol ·min) 因此实验测量的相对误差为：2.2% 3、计算反应活化能。 根据Arrhenius 公式： lnk 2/k 1=E(T 2-T 1)/(RT 1T 2) 所需物理量的相关数值见表二： 表二求活化能所需物理量的相关数值 将数值代入公式，求得：E=49.29kJ/mol 将反应速率常数标准值代入公式，求得反应活化能的标准值：E=47.34kJ/mol 因此实验测量的相对误差为：4.12%
学号：201114120222 基础物理化学实验报告 实验名称：乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定应用化学二班班级 03 组号 实验人姓名： xx 同组人姓名：xxxx 指导老师：李旭老师 实验日期： 2013-10-29 湘南学院化学与生命科学系
一、实验目的： 1、了解测定化学反应速率常数的一种物理方法——电导法。 2、了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数。 3、掌握DDS-11A 型数字电导率仪和控温仪使用方法。 二、实验原理： 1、对于二级反应：A+B →产物，如果A ，B 两物质起始浓度相同，均为a ，则反应速率的表示式为 2)(x a K dt dx -= (1) 式中x 为时间t 反应物消耗掉的摩尔数，上式定积分得： x a x ta K -= ·1 (2) 以 t x a x ~-作图若所得为直线，证明是二级反应。并可以从直线的斜率求出k 。 所以在反应进行过程中，只要能够测出反应物或产物的浓度，即可求得该反应的速率常数。 如果知道不同温度下的速率常数k (T 1)和k (T 2)，按Arrhenius 公式计算出该反应的活化能E ??? ? ??-?=122112)() (ln T T T T R T K T K E a （3） 2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应，其反应式为： OH -电导率大，CH 3COO -电导率小。因此，在反应进行过程中，电
导率大的OH -逐渐为电导率小的CH 3COO -所取代，溶液电导率有显著降低。对稀溶液而言，强电解质的电导率L 与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。如果乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式： a A L 10= （4） a A L 2=∞ （5） x A x a A L t 21)(+-= （6） A 1，A 2是与温度、电解质性质，溶剂等因素有关的比例常数，0L ， ∞L 分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。t L 为时间t 时溶液的总 电导率。由(4)，(5)，(6)三式可得： a L L L L x t ·0 0??? ? ??--=∞ 代入(2)式得： ??? ? ??--=∞ L L L L a t K t t 0·1 （7） 重新排列即得： ∞+-= L t L L k a L t t 0·1 三、实验仪器及试剂 DDS-11A 型数字电导率仪1台（附铂黑电极1支），恒温槽1台， 秒表1只，电导池3支，移液管3支；0.0200mol ／L 乙酸乙酯(新配的)，O.0200mol ／L 氢氧化钠(新配的)
实验一氯化一氯五氨合钴水合反应速率常数和活化能的测定[8] 1.实验仪器与药品 分析天平、722型分光光度计、秒表、恒温水浴、烧杯、25ML容量瓶、量筒、微型过滤装置、烘箱 CoCl2·6H2O（固体）、30％H2O2、0.3mol /L HNO3、6.0 mol/L HNO3 、NH4Cl （固体）、浓氨水、6mol/L HCl、浓HCl 、五水乙醇、丙酮、水。 2. 实验过程与方法 （1）[CoCl(NH3)5]Cl2的制备 在小烧杯中加入3ML浓氨水，再加入0.5g氯化铵搅拌使其溶解。在不断搅拌下分数次加入1g 研细的CoCl2·6H2O，得到黄红色[Co(NH3)6]Cl2沉淀。在不断搅拌下慢慢滴入1ML 30％H2O2溶液，生成深红色[Co(NH3)5H2O]Cl3溶液。慢慢注入3ML浓盐酸，生成紫红色[CoCl(NH3)5]Cl2晶体。将次混合物在水浴上加热15min 后，冷却至室温，用微型过滤装置抽滤。用2ML冰冷水洗涤沉淀，然后用2ML冰冷的6mol/L 盐酸洗涤，再用少量乙醇洗涤一次，最后用丙酮洗涤一次，在烘箱中于100---110℃干燥1---2h 。 （2）[CoCl(NH3)5]Cl2水合速度率常数和活化能的测定 称取0.0750g放入小烧杯中，加入少量水，置于水浴中加热使其溶解，再转移至25ML容量瓶中。然后加入1.25ML 6mol/LHNO3,用水稀释至刻度。溶液中配合物浓度为1.2×10-2mol/L,HNO3浓度为0.3mol/L。 将溶液分成二份，分别放入60℃和80℃的恒温水浴中，每隔5min测一次吸光度，当吸光度变化缓慢时，每隔10min测定一次，直至吸光度无明显变化为止。测定时以0.3mol/LHNO3溶液为参比液，用1cm 比色皿在550nm波长下进行测定。 以－ln（A－A∞）对t作图，由直线斜率计算出水合反应速率常数k。由60℃的k60和80℃的k80计算出水合反应的活化能。 ⒊实验结果与讨论 （1）实验结果 A∞=εcl=21.0×1×(0.75÷250.5÷0.025)=0.25
化学反应速率 1.在一定条件下，活化能越大，活化分子的百分数越 ，化学反应速率越 。 2.对于 反应，可根据质量作用定律按化学反应方程式直接写出速率方程。 3.反应（果糖）葡萄糖6 12661262112212)(O H C O H C O H O H C +→+为二级反应。若反应系统中122211C H O 浓度很稀时，实际上二级反应可作为 级反应来处理，此时它的动力学反 程式是 。 4.实验表明，在一定温度范围内，反应222NO Cl NOCl +=符合质量作用定律。该反应的速率方程为 ，该反应级数为 。若其他条件不变，将容器的体积增加为原来的2倍，则反应速率为原来的 。 5.对于符合质量作用定律的化学反应aA+bB →dD+gG ，其速率方程为)()(B c A kc v b a =。式中，k 称为 ，c(A )、c(B)分别表示 ，a+b 称为 。 6.反应速率常数与 无关，但受 和 的影响。 7.某反应速率常数311.310k s --=?，则此反应为 级反应，以 对 做图得一直线，直线的斜率为 。 8.催化剂能加快反应速率的机制为 。 9.某药物从血浆中的清除速率为一级反应，测得其1/24t h =，该反应的速率常数k= 。 10.当反应物A 的浓度分别是0.10mol/L 和0.050mol/L 时，测得2A B →反应前后两次反应速率之比为2:1，则该反应级数为 级。 11.反应物A 分解为B 和C 。在某反应条件下A 最后有30﹪分解，现条件不变，使用催化剂，则A 最后分解应 30﹪（大于，等于，小于）。 12.反应C B A +→，若正向反应的活化能为a E ，逆向反应的活化能为'a E 。已知正向反应是吸热反应，则a E 'a E （大于，等于，小于）。 13.欲使反应物单位体积活化分子数增加以加快反应速率，可采取增加浓度、升高温度和
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定 一、实验目的 （1）了解过氧化氢催化分解反应速率常数的测定方法。 （2）熟悉一级反应的特点，了解催化剂对反映速率的影响。 （3）掌握用图解计算法求反应速率常数。 二、实验用品 1、仪器 玻璃反应容器1个、水准瓶1个、50mL量气管1个、超级恒温槽1套、三通活塞1个、秒表1块、10mL量筒1个、5mL吸量管2支、胶管3m。 2、药品 质量分数为2%的H2O2溶液（新鲜配制）、0.1mol·L-1KI溶液。 三、实验原理与技术 过氧化氢很不稳定，在常温下的分解反应式为： H2O2→H2O+1/2O2（Ⅰ） 在KI作用下的分解反应机理为： H2O2+KI→KIO+ H2O （慢）（Ⅱ） KIO→KI+1/2O2 （快）（Ⅲ） （Ⅱ）式是H2O2分解的速控步骤，H2O2分解反应的反应速率方程为： －dc H2O2/d t=k′c H2O2·c KI （Ⅳ）
因为c KI近似不变，（Ⅳ）式可简化为： －dc H2O2/d t=k c H2O2 （Ⅴ） （其中k=k′c KI）。 H2O2的催化分解反应为一级反应，对（Ⅴ）式积分可得：ln（c/ c0）=－kt （Ⅵ） （其中c0为H2O2的初始浓度；c为反应至t时刻H2O2的浓度；k为H2O2的催化分解反应的速率常数）。 反应的半衰期为： t1/2= ln2/k=0.693/k （Ⅶ） 在等温等压条件下，在H2O2的分解反应中，氧气体积增长速率反映了H2O2的分解速率，本实验就是通过测定不同时刻放出的氧气的体积，间接地求出H2O2在相应时刻的浓度，这种方法称为物理法。 令ⅴ∞表示H2O2全部分解放出的O2的体积；ⅴt表示反应至t时刻放出的O2的体积；则由（Ⅰ）式可看出： 定温定压下反应产生的O2的体积ⅴt与被消耗的H2O2的浓度成正比，而ⅴ∞则与H2O2的初始浓度成正比，且两者比例系数为定值，则：c。∝ⅴ∞；c∝（ⅴ∞-ⅴt）。 代入（Ⅵ）式可得：ln[（ⅴ∞-ⅴt）/ⅴ∞]=－kt （Ⅷ） →ln（ⅴ∞-ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞（Ⅸ） （其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。 四、实验步骤 （1）组装仪器（实验室工作人员已经装好）。
乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定 一、实验目的 1．通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。 2．求反应的活化能。 3．进一步理解二级反应的特点。 4．掌握电导仪的使用方法。 二、实验原理 反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应。其速率方程为 4.1 将速率方程积分可得动力学方程： 4.2 式中为反应物的初始浓度，为时刻反应物的浓度，为二级反应的速率常数。以 对时间作图应为一直线，直线的斜率即为。 对大多数反应，反应速率与温度的关系可用阿仑尼乌斯经验方程来表示： 4.3 式中为阿仑尼乌斯活化能或叫反应活化能，为指前因子，为速率常数。 实验中若测得两个不同温度下的速率常数，由（4.3）式很容易得到： 4.4 由（4.4）式可求活化能。 乙酸乙脂皂化反应是二级反应 ＝ 动力学方程为 4.5 由（4.5）式可以看出，只要测出t时刻的x值，c0为已知的初始浓度，就可以算出速率常数k2。实验中反应物浓度比较低，因此我们可以认为反应是在稀的水溶液中进行，CH3COONa 是全部解离的。在反应过程中Na+的浓度不变，OH-的导电能力比CH3COO-的导电能力大，随着反应的进行，OH-不断减少，CH3COO-不断增加，因此在实验中我们可以用测量溶液的电导（G）来求算速率常数k2。 体系电导值的减少量与产物浓度x的增大成正比： 4.6
4.7 式中为时溶液的电导，为时间时溶液的电导，为反应进行完全（→∞）时溶液的电导。将（4.6）、（4.7）两式代入（4.5）式得： 整理得： 4.8 实验中测出及不同时刻所对应的，用对作图得一直线，由直线的斜率 可求出速率常数。若测得两个不同温度下的速率常数，后，可用（4.4）式求出该反应的活化能。 三、仪器与试剂 1、仪器 电导率仪(附DJS-1型铂黑电极)1台；电导池1只；恒温水浴1套；停表1只；移液管(10ml)3只；磨口三角瓶(200ml)1个。 2、药品 NaOH水溶液(0.0200mol·dm-3)；乙酸乙酯(A.R.)；电导水。 四、实验步骤 1. 配制溶液 配制与NaOH准确浓度(约0.0200mol· L-1)相等的乙酸乙酯溶液。其方法是:找出室温下乙酸乙酯的密度，进而计算出配制250mL0.0200mol· L-1(与NaOH准确浓度相同)的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V，然后用lmL移液管吸取Vml乙酸乙酯注入250ml容量瓶中，稀释至刻度，即为0.0200 mol· L-1的乙酸乙酯水溶液。 2. 调节恒温槽 将恒温槽的温度调至(25.0±0.1)℃［或(30.0±0.1)℃］。 3. 调节电导率仪 4. 溶液起始电导率κ0的测定 在干燥的200ml磨口三角瓶中，用移液管加入50ml 0.0200 mol· L-1的NaOH溶液和同数量的电导水，混合均匀后，倒出少量溶液洗涤电导池和电极，然后将剩余溶液倒入电导池 (盖过电极上沿约2cm)，恒温约15min，并轻轻摇动数次，然后将电极插入溶液，测定溶液电导率，直至不变为止，此数值即为κ0。 5. 反应时电导率κt的测定 用移液管移取50ml 0.0200mol· L-1的CH3COOC2H5，加入干燥的200mL磨口三角瓶中，用另一只移液管取50ml 0.0200 mol· L-1的NaOH，加入另一干燥的200ml磨口三角瓶中。将两个三角瓶置于恒温槽中恒温15min，并摇动数次。同时，将电导池从恒温槽中取出，弃去上次溶液，用电导水洗净。将温好的NaOH溶液迅速倒入盛有CH3COOC2H5的三角瓶中，同时开动停表，作为反应的开始时间，迅速将溶液混合均匀，并用少量溶液洗涤电导池和电极，然后将溶液倒入电导池(溶液高度同前)，测定溶液的电导率kt，在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。 6. 另一温度下κ0和kt的测定 调节恒温槽温度为(35.0±0.1)℃［或(40.0±0.1)℃］。重复上述4、5步骤，测定另一温度下的κo和kt。但在测定κt时，按反应进行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min测其电导率。实验结束后，关闭电源，取出电极，用电导水洗净并置于电导水中保存待用。 五、数据的记录及处理
实验五 化学反应速率和速率常数的测定 一、预习要点 ①化学反应速率基本概念以及浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。 ②本实验测定反应速率及速率常数的基本原理、实验方法。 二、目的要求 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平均反应速率，并计算不同温度下的反应速率常数。 三、实验原理 在水溶液中，过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应： (NH 4)2 S 2O 8+3KI ——(NH 4)2SO 4+K 2SO 4+KI 3 它的离子反应方程式为： S 2O 8 +3I -——2SO 4+I 3- 因为化学反应速率是以单位时间内反应物或生成物浓度的改变值来表示的，所以上述反应的平均速率为： 2222812822821()()() c S O c S O c S O t t t υ----?== -? 式中，△c(S 2O 82-)为S 2O 82-在△t 时间内浓度的改变值。为了测定出△c(S 2O 82-)，在混合(NH 4)2 S 2O 8和KI 溶液时，用淀粉溶液作指示剂，同时加入一定体积的已知浓度的Na 2S 2O 3，这样溶液在反应(1)进行的同时，也进行着如下反应： S 2O 32-+I 3-——S 4O 62-+3I - 反应(2)进行得非常快，几乎瞬间完成，而反应(1)却慢得多，于是由反应(1)生成的碘立刻与S 2O 32-反应，生成了无色的S 4O 62-和I -，因此在开始一段时间内，看不到碘与淀粉作用而显示出来的特有的蓝色，但是，一旦Na 2S 2O 3耗尽，则继续游离出来的碘，即使是微量的，也能使淀粉指示剂变蓝。所以蓝色的出现就标志着反应(2)的完成。 从反应方程式(1)和(2)的关系可以看出，S 2O 82-浓度的减少量等于S 2O 32-减少量的一半，即： 222328 () ()2 c S O c S O --??= 因为S 2O 32-在溶液显蓝色时几乎完全耗掉，故△c(S 2O 32-)实际上就等于反应开始时Na 2S 2O 3的浓度，由于本实验中的每份混合溶液只改变(NH 4)2S 2O 8和KI 的浓度，而使用的Na 2S 2O 3的起始浓度都是相同的，因此到蓝色出现时已耗去的S 2O 82-即△c(S 2O 82-)也都是相同的。这样只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间(△t)，就可以求算在各种不同浓 度下的平均反应速率228()c S O t -?? 实验证明：过二硫酸铵与碘化钾的反应速率和反应的浓度的关系如下： 222828() ()()c S O kc S O c I t ---?=? k 式中的为反应速率常数，c(S 2O 82-)和c(I -)分别为两种离子的初始浓度(mol ·L -1)，利用(3)即可求算出反应速率常数k 值。 四、实验用品
第次课 4 学时
实验14 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定 一、实验目的 1. 测定过氧化氢催化分解反应速率常数； 2. 掌握通过测量反应系统的体积跟踪反应系统浓度从而研究反应速率的方法。 二、实验原理 过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。加入催化剂能够提高分解速率。过氧化氢分解反应的化学计量式如下： H 2O 2(l) = H 2O(l) + 1/2O 2(g) 若以KI 为催化剂，在KI 作用下催化分解步骤为： KI(l) + H 2O 2(l) = KIO + H 2O(l) （慢） KIO = KI(l) + 1/2O 2(g) 由于第一步的速率比第二步慢得多，所以，第一步为反应的控制步骤。因而可以假定其反应的速率方程式为： -dc A /dt =k ’c KI c A 式中，c A 为反应系统中反应到t 时刻H 2O 2浓度，因KI 在反应过程中浓度不变，故上式可简化为 - d I c A /dt = k I c A （14.1） 式中k=k ’c KI , 将上式分离变量积分： 当 t=0 时， C A =C 0 ； t=t 时， C A =C t; 定积分式为： ??=-A A C C t A A kdt c dc 0 0 （14.2） 积分结果： 0ln ln c kt c t +-= （14.3） 式是t c t ~ln 的直线方程。反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中氧气的浓度c t ，取得若干组c t 、t 的数据后，以lnc t 对t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k 。 物理化学的研究方法是采用物理的方法测定反应系统某组分的浓度，所谓物理的方法是利用反应系统某组分或各组分的某些物理性质（如体积、压力、电动势、折光率、