甲酸氧化反应动力学的测定.doc

实验名称：甲酸氧化反应动力学的测定 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 实验目的 利用电动势法测定甲酸被溴氧化的反应动力学； 了解化学动力学实验和数据处理的一般方法； 加深理解反应速率方程、反应级数、速率系数、活化能等重要概念和一级反应动力学的特点、规律。 二、实验原理 甲酸被溴氧化的计量方程：HCOO- + Br2 = CO2 + H+ + 2Br- 对该反应，除反应物外，[Br-]和[H+]对反应速率也有影响，严格的速率方程非常复杂。在实验中，当使Br-和H+过量、保持其浓度在反应方程中近似不变时，则反应速率方程式可写成 - d[Br2]/dt = k[HCOOH] m [Br2] n （1） 如果初始的[HCOOH]比[Br2]大得多，可认为在反应过程中[HCOOH]保持不变，这时 -d[Br2]/dt = k/ [Br2] n （2） 式中，k/ = k[HCOOH] m。 因此，只要实验测得[Br2]随时间t变化的函数关系，即可确定反应级数n和速率系数k/ 。如果在同一温度下，用两种不同浓度的HCOOH分别进行测定，则可得两个k/值。 k/1 = k[HCOOH] m1 （3） k/2 = k[HCOOH] m2 （4） 联立求解式（3）和式（4），即可求出反应级数m和速率系数k。 本实验采用电动势法跟踪[Br2]随时间的变化，以饱和甘汞电极（或银|氯化银电极）和放在含Br2和Br-反应溶液中的铂电极组成如下电池 （-）Hg，Hg2Cl2（s）| KCl- || Br- ，Br2 | Pt（+） 该电池的电动势是 E = EnBr2/Br- （RT/2F）(ln [Br2]/ [Br-]2) – E甘汞 （5） 当[Br-]很大时，在反应过程中[Br-]可认为保持不变，式（5）可写成 E = 常数 + （RT/2F）（ln [Br2]） （6） 若甲酸氧化反应对Br2为一级，则 -d[Br2]/dt = k/ [Br2] （7） 积分，得 ln [Br2] =常数 - k/ t （8） 将式（8）代入式（6），得 E = 常数 -（RT/2F）k/ t （9） 因此，以E对t作图，如果得到的是直线，则证实上述反应对Br2为一级，并可以从直线的斜率求得 k/ = - （2F/ RT）（dE/dt） 上述电池的电动势约为0.8V，而反应过程电动势的变化只有30mV左右。当用自动记录仪测量电势变化时，为了提高测量精度而采用图1的接线法。为了提高测量精度，用一恒定的电势对消掉一部分电动势，甲酸氧化反应装置示于图2。 图1 测电池电动势变化的接线图 图2 甲酸氧化反应装置示意图 1．双液饱和甘汞电极；2、铂电极； 3、橡皮塞；4、恒温杯；5、电磁搅拌棒 三、实验仪器与试剂 仪器：SunyLAB200无纸记录仪（或XWT-264型台式自动记录仪）；超级恒温槽；分压接线盒；饱和甘汞