過二硫酸銨與碘化鉀反應(yīng)速率實驗探討-化學(xué)論文

本文以《無機化學(xué)實驗教學(xué)指導(dǎo)書》[1]的實驗方法:討論研究在不同溫度(20℃、28℃、38℃)下濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。由于過二硫酸銨中含有Fe3+、Cu2+等離子,對反應(yīng)速率也有影響,加入EDTA掩蔽。本文以不加EDTA和加EDTA兩種情況對比,找出比較理想的溫度和濃度,尋求出較好的實驗方案。
1、反應(yīng)原理
在水溶液中,S2O82-與I-反應(yīng)可表示為:
S2O82-+3I-=2SO42-+I3-(1)
此反應(yīng)的速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系為:
△[S2O82-].(△t)-1=K[S2O82-]m[I-]n
為了測出在一定時間(△t)內(nèi)S2O82-濃度的改變量,在混合S2O82-與I-溶液同時,加入定量的Na2S2O3溶液和淀粉指示劑,這樣在反應(yīng)(1)進行同時,也進行如下反應(yīng):
2S2O32-+I3-=S4O62-+3I-(2)
反應(yīng)(2)進行得極快,幾乎瞬間完成,而反應(yīng)(1)卻慢得多,由反應(yīng)(1)生成的碘立刻與S2O32-反應(yīng),生成無色的S4O62-和I-。因此在開始一段時間內(nèi),看不到碘與淀粉反應(yīng)而顯示的特有快與淀粉作用,使溶液顯藍色。
從反應(yīng)(1)和(2)式可看出,S2O82濃度減少量總是等于S2O32-減少量的一半?！鱗S2O82-]實際上就是反應(yīng)開始時Na2S2O3耗盡,由反應(yīng)(1)繼續(xù)反應(yīng)生成的微量碘很快與淀粉作用,使溶液顯藍色。
從反應(yīng)(1)和(2)式可看出,S2O82濃度減少量總是等于S2O82-減少量的一半?！鱗S2O82-]實際上就是反應(yīng)開始時Na2S2O3的濃度的一半。由于每份混合液中Na2S2O3的起始濃度都相同,因此△[S2O82-]也是不變的。這只要記下從反應(yīng)開始到溶液剛顯藍色的時間(△t),就可求算平均反應(yīng)速率V:
V=△[S2O82-].(△t)-1=△[S2O82-].(2△t)-1
從V即能算出反應(yīng)速率常數(shù)K和反應(yīng)級數(shù)m、n。
2、溶液的配制
2.1過二硫酸銨溶液
用分析天平稱取(NH4)2S2O8晶體45.6004克,將其配制成1000ml溶液定容,其濃度為0.20mo1.1-1,并測定其PH值為4.2。
2.2碘化鉀溶液
用分析天平稱取KI晶體33.2003克,將其配制成1000ml溶液,其濃度為0.20mo1.1-1。
2.3硫代硫酸鈉溶液
用分析天平稱Na2S2O3·5H2O晶體1.2402克,將其配制成500ml溶液,其濃度為0.010mo1.1-1。
2.40.2%淀粉溶液
稱取0.4克淀粉,用蒸餾水調(diào)成糊狀,再加入200ml蒸餾水,加熱煮沸,而后冷卻,得0.2%的淀粉溶液。
2.5硝酸鉀溶液
用分析天平稱取KNO3晶體4.0402克,將其溶解為200ml溶液,其濃度為0.20mo1.1-1。
2.6硫酸銨溶液
用分析天平稱媽(NH4)2SO4晶體5.2802克,配制成200ml溶液,其濃度為0.20mo1.1-1。
2.7EDTA溶液
用分析天平稱取C10H14N2O8Na2.2H2O3.7201克,配成100ml溶液,其濃度為0.10mo1.1-1。
3、儀器及藥品說明
本實驗所用藥品均無分析純級;恒溫裝置是HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋(常州國華電器有限公司榮譽出品)。
4、實驗步驟
4.1安裝數(shù)顯恒溫水浴鍋,按下面實驗要求分別將溫度設(shè)置為20℃、28℃、38℃。
4.2在20℃進行表1編號I的實驗。用量筒分別量取20.0ml0.2mo1.1-1KI溶液,8.0ml0.010mo1.1-1的Na2S2O3溶液和4.0ml0.2%淀粉溶液,全部注入一干凈的錐形瓶中,混合均勻。然后用另一量筒量取20.0ml0.20mo1.1-1的(NH4)2S2O8溶液,水浴恒溫(20℃),兩分鐘后迅速倒入錐形瓶混合液中,同時開動秒表,并不斷搖動,仔細觀察。當(dāng)溶液剛出現(xiàn)藍色時,立即按停秒表,記錄反應(yīng)時間。同理作表1編號Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的實驗,記錄反應(yīng)時間。
4.3將數(shù)顯恒溫水浴鍋溫度設(shè)置在28℃和38℃,分別作表2和表3的實驗,記錄反應(yīng)時間。