5 实验五 化学反应转化速率与活化能的测定P143

五、数据处理
1、反应级数与反应速率常数的计算 对速率方程v=kcm（S2O82-）cn（I-）两边取对数： lgv=mlgc （S2O82-） +nlg c（I-） +lgk 以实验一，二，三中的lgv对lgc（S2O82-）作图， 得一斜率为m的直线。以实验一，四，五中的 lgv对lgc（I-）作图，可求得一斜率为n的直线， 总反应级数为m+n。将求得的m与n代入v=kcm （S2O82-）cn（I-）便可求得反应速率常数。
通过改变S2O82-与I-的初始浓度，测定消 耗等物质的量浓度的S2O82-所需要的不同Δt， 计算不同初始浓度的初速率，进而确定该反应
的微分速率方程与反应级数。
ห้องสมุดไป่ตู้
三、仪器药品
1、仪器 大试管，小试管，10mL吸量管，秒表，量筒
2、药品 过二硫酸铵，碘化钾，硫代硫酸钠，硫酸铵，硝
酸铜，淀粉溶液
四、实验步骤
实验测定的是一段时间间隔（Δt)内反应的平均 速率v
v=-Δc（S2O82-）/Δt 近似用平均速率代替初速率
v=kcm（S2O82-）cn（I-） =-Δc（S2O82-）/Δt 为检出在Δt内S2O82-浓度改变值，须混入一定体 积已知浓度的Na2S2O3溶液与淀粉溶液,在反应（1）进 行同时发生：
2、反应活化能的计算
lgk=A-Ea/2.30RT。Ea为反应活化能，R为摩尔气 体常数，T为热力学温度。测出不同温度的k值， 一lgk对1/T作图，可得一斜率为-Ea/2.30RT的直 线，由斜率求出活化能Ea。
3、误差计算
①本实验活化能的测定值的误差不超过10%。 ②文献值：51.8kJ•mol-1 。
化学反应速率与活化能的测定

实验序号
1
2
3
4
5
KI （ mol·L-1 ）
0.0625 0.0625 0.0625 0.03125 0.01562
Na2S2O3 （ mol·L-1 ） 淀粉（ g·L-1 ）
0.0025 0.0025 0.0025 0.0025 0.0025 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
KNO3 （ mol·L-1 ） (NH4)2SO4 （ mol·L-1 ） (NH4)2S2O8 （ mol·L-1 ）
2021年6月24日星期四
基础化学实验
12
四、实验步骤
指形试管内试液的加入：
先加入
(NH4)2S2O8 （0.20mol·L-1）
后加入
KI（0.20mol·L-1）
Na2S2O3（0.010 mol·L-1） 淀粉（2g·L-1）
KNO3 （0.20mol·L-1） (NH4)2SO4（0.20mol·L-1）
28
)
+
lnc(I )
= lnc(I ) + C
lnv lnc(I ) 呈线性关系，直线斜率即为级数 。
2021年6月24日星期四
基础化学实验
5
同理，当温度T一定时（k恒定），如果 c(I )不变， 则：
lnv = lnk + lnc(S2O82- ) + lnc(I )
=
lnc(S
O2-
KNO3 （ mol·L-1 ） (NH4)2SO4 （ mol·L-1 ） (NH4)2S2O8 （ mol·L-1 ）
0
0
0 0.03125 0.04688
0 0.03125 0.04688 0

[精品]化学反应速率及活化能的测定化学反应速率和活化能的测定实验可以通过测量反应物消失速率或生成物出现速率来确定。

通过改变温度、浓度、催化剂等条件，利用反应速率与温度和浓度的关系，可以推导出活化能的数值。

化学反应速率和活化能的测定是通过实验来确定一种化学反应的速率以及反应过程中所需的能量阈值（即活化能）。

以下是一种可能的实验步骤示例：
1.首先，准备所需的实验材料和设备，包括反应物、容器、温度计、计时器等。

2.根据实验目的选择适当的反应，确定反应物的摩尔浓度。

可以在不同浓度下进行试验，以观察反应速率的变化。

3.在实验中，测量初始时间点开始后，一定时间间隔内反应物的消失量或生成物的出现量。

可以使用光谱法、滴定法、电化学法等适合的方法进行测量。

4.根据测量结果，计算不同时间段内的反应速率。

5.然后，改变反应条件，例如改变温度、浓度或加入催化剂，再次测量反应速率。

通过比较不同条件下的反应速率，可以推断出活化能的大小和反应速率与温度、浓度之间的关系。

6.根据实验数据，使用适当的数学模型或图表来计算活化能值。

重要的是，针对具体的反应和实验条件，确保实验的安全性，
并按照实验流程进行操作。

如果在实验过程中遇到困难或需要更多详细说明，建议参考化学实验教材或咨询相关的教师或专业人士。

实验得出，在600℃高温、 200 个大气压和锇为催化剂的条 件下能得到产率为8%的合成氨。
产生的影响和新的挑战
自上述流程在工业中使用后，合成氨成为化学工业中发展 较快、较为活跃的一部分。合成氨生产方开辟了获取固定 氮的途径，对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。更 重要的是，合成氨工业的巨大成功，改变了世界粮食生产 的历史，大大提高了粮食的产量。
合成氨的实地照片
参考文献
《合成氨系统节能降耗改造及工艺流程模拟的研究》 王士 荣2012-05-01硕士研究生论文 《合成氨装置能耗分析及流程模拟》 李俊成2007-03-01硕 士研究生论文 《 氨 合成催 化 剂 100 年 ： 实践 、 启 迪和挑 战 》 2014-10-20催化学报
这是一个焓和熵同时减小的反应，在常压下只有在相当低的 温度时生成氨，而在高温下氨分子会发生分解，因此，在很 长一段时间内，氨合成工业一直停滞不前。 于是，传统的化学热力学在合成氨反应中产生了局限性。
动力学在合成氨反应中取得突破
Haber抛弃了当时化学科学流行的静止观点，考虑动力学的 动态方法，引入反应速率即时 -空产率的概念，替代了反应 产率的概念。提出了封闭流程和循环操作工艺技术，并以 此为基础实现了工业史上第一个加压催化过程。
化学动力学在反应进程中的重要性
公共卫生学院 日期：2015.11.04
化学动力学的概念和意义
化学动力学是研究化学反应过程的速率和反应机理的物理 化学分支学科。
研究对象是性质随时间而变化的非平衡的动态体系。
在生活中，研究化学动力学有助于我们了解和改变化学反 应进程，达到节能降耗的目的。
化学动力学与本次实验的联系
《普通化学实验（B）讲义》
刘化章