化学反应速率实验的改进

2011-11-08彭艳芬吴秋艳柴冬梅

池州学院学报 2011年6期

关键词：移液管池州硫酸铵

彭艳芬，吴秋艳，柴冬梅

（1.池州学院化学材料与工程实验中心，安徽池州 247000；2.大庆油田技术培训中心，黑龙江大庆 163000）

化学反应速率实验的改进

彭艳芬1，吴秋艳1，柴冬梅2

（1.池州学院化学材料与工程实验中心，安徽池州 247000；2.大庆油田技术培训中心，黑龙江大庆 163000）

针对现行无机化学实验教材中“化学反应速率和活化能的测定”的不足，提出了用FeCl3氧化KI测定化学反应速率，实验有很好的重复性，而且体现了绿色化学理念。

无机化学实验；实验改进；化学反应速率

研究化学反应速率的大小对实际生产有很重大的意义，因此《化学反应速率和活化能的测定》是本、专科无机化学或基础化学实验中的一个必做实验。现行的基础化学实验教材中关于化学反应速率的实验都是用过二硫酸铵氧化碘化钾的[1-3]。该实验的药品用量太大，360个学生2人一组，用药品近90 L，用量筒几十个，而且用量筒来量取溶液的最大缺点是溶液总要残留一些，这样会造成较大的误差。另外过二硫酸铵有很强的氧化性且放置时间长了会分解，氧化KI生成的碘单质也会引起中毒[4]。用过二硫酸铵与碘化钾反应来测定反应速率的实验重复性不理想，2008级，2009级学生我们开设了此实验只有10%的学生能够做的很好。鉴于以上所述，我们对测定化学反应速率的实验做了一些改革，我们用FeCl3来氧化KI，收到了很好的效果。

1 实验原理

三氯化铁与碘化钾反应的方程式为：2Fe3++3I-=+2Fe2+（1），在 △t时间内，该反应的平均速率可表示为：v平均=△[Fe3+]/△t，其中，△[Fe3+]为Fe3+在△t时间内的浓度变化量，其反应速率方程可表示为：v=K[Fe3+]m[I-]n,其中v为瞬时速率，由于在△t时间内△[Fe3+]不是很大，因此可近似地用平均速率代替反应开始时的瞬时速率，所以有：v平均 =△[Fe3+]/△t≈ k[Fe3+]m[I-]n。为测定一定时间内△[Fe3+]的值，在混合反应溶液中事先加入一定量已知浓度的Na2S2O3，发生反应：2S2+I3-=S4+3I-（2），该反应能瞬时完成，比反应（1）要快得多，因此,反应(1)生成的立即被Na2S2O3还原,一旦当溶液中的Na2S2O3反应完成时，反应（1）生成的立即与溶液中的淀粉生成特有的蓝色，计时停止，在△t时间内，Fe3+与S2O32-的浓度变化关系为：△[Fe3+]=△[S2]，因此：v=k[Fe3+]m[I-]n≈v平均=△[Fe3+]/t=△[S2]/t，通过交替改变和固定Fe3+与I-的浓度，即可求出反应速率常数k，反应级数（n+m）。

2 实验部分

2.1 实验试剂和仪器

0.05 mol/L FeCl3；0.05 mol·L-1KI；0.005 mol·L-1Na2S2O3；0.4%淀粉溶液；0.05 mol·L-1KNO3；0.05 mol·L-1(NH4)2SO4；移液管；温度计；秒表；烧杯若干

2.2 实验步骤

2.2.1 浓度对化学反应速率的影响在室温 (如20℃)条件下进行表l中编号l的实验。用移液管量取一定量的KI、Na2S2O3、和淀粉溶液，注入50 mL的小烧杯中，混合均匀。再用移液管取一定量FeCl3溶液，迅速倒入上述混合溶液中，同时开动秒表，并不断搅拌，仔细观察。当溶液刚出现蓝色时，立即停表，记录反应时间。用同样方法进行编号2、3、4、5的实验，实验结果列在表1中。

表1 浓度对反应速率的影响反应温度（室温）： 20℃

表2 温度对反应速率的影响

表3 浓度对反应速率的影响反应温度（室温）： 20℃

表4 浓度对反应速率的影响反应温度（室温）： 20℃

2.2.2 温度对化学反应速率的影响

按表1中实验4号的用量，量取KI、Na2S2O3、去离子水和淀粉溶液放入100 mL烧杯中，量取20.0 mL 0.05 mol·L-1FeCl3溶液放在另一个烧杯中，并把它们同时放在在高于室温10℃和低于室温10℃的条件两种条件下，迅速将两个烧杯中的溶液混和，立即计时，不断用玻璃棒搅拌，当溶液刚出现蓝色时，停止计时，记下时间。实验结果列于表2中。