文档介绍：武汉大学化学与分子科学学院物理化学实验碘钟反应 20********** 杨平一、实验目的 1 .掌握“碘钟”反应的原理。学会运用“碘钟”反应设计动力学实验的方法。 2 .. 二、实验原理在水溶液中,过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应: 2 2 2 8 4 3 3 2 S O I SO I (1) 为了能够测定一定时间( Δt )内 S 2O 8 2- 浓度的变化量,在混合过二硫酸铵、碘化钾溶液的同时加入一定体积已知浓度并含有淀粉(指示剂)的 Na 2S 2O 3 溶液,在式( 1 )进行的同时,有下列反应进行: 2 2 2 3 3 4 6 2 3 S O I S O I (2) 反应(2) 进行得非常快, 而反应(1) 却缓慢得多, 故反应(1) 生成的 I 3 - 立即与 S 2O 3 2- 作用生成无色的 S 4O 6 2-和I −, 因此反应开始一段时间内溶液无颜色变化, 但当 Na 2S 2O 3 耗尽, 反应(1) 生成的微量碘很快与淀粉作用, 而使溶液呈现特征性的蓝色。由于此时(即Δt)S 2O 3 2- 全部耗尽,所以 S 2O 8 2- 的浓度变化相当于全部用于消耗 Na 2S 2O 3 。由上可知,控制在每个反应中硫代硫酸钠的物质的量均相同, 这样从反应开始到出现蓝色的这段时间可作为反应初速的计量。由于这一反应能显示自身反应进程,故称为“碘钟”反应。 1 、反应级数和速率常数的确定当反应温度和离子强度相同时, (1) 式的反应速率方程可写为: 22 2 8 2 8 [ ] [ ] [ ] m n d S O k S O I dt (3) 在测定反应级数的方法中,反应初速法能避免反应产物的干扰求的反应物的真实级数。如果选择一系列初始条件, 测得对应于析出碘量为Δ[I 2] 的蓝色出现的时间Δt, 则反应的初始速率为: 2 2 8 3 3 [ ] [ ] [ ] d S O d I I dt dt t (4) 根据(2) 式的反应计量关系结合硫代硫酸钠的等量假设,可知 2 3 2 3 [ ] 2 [ ] I S O t t (5) 根据(3)(4)(5) 可知, 22 2 3 2 8 2 [ ] [ ] [ ] m n S O k S O I t (6) 移项,两边取对数可得 2 2 8 2 2 3 1 ln ln ln[ ] ln[ ] 2 [ ] k m S O n I t S O (7) 因而固定[ ] I ,以 1 lnt对 ln 2 2