碘钟实验报告
碘钟反应文档

碘钟反应简介碘钟反应是一种常见的化学实验,用于展示化学反应速率的变化与物质浓度之间的关系。
该反应通常使用混合物高锰酸钾(KMnO4)和硫酸(H2SO4),随着物质浓度的变化,溶液的颜色从橙色逐渐转变为深紫色,同时伴随有气泡的释放。
实验步骤1.准备实验装置:将高锰酸钾晶体称取指定质量(通常为2g),加入到烧杯中,并加入适量的蒸馏水溶解。
2.准备溶液:将含有两种溶液的试管分别准备好。
溶液A由少量高锰酸钾溶液和适量的蒸馏水组成,溶液B由硫酸和适量的蒸馏水组成。
3.实验操作:将溶液A快速倒入溶液B中,开始观察溶液的变化。
4.观察结果:开始时,溶液为橙黄色,随着时间的推移,颜色逐渐变深,从橙色转变为红色,最后变成深紫色。
同时,有气泡从溶液中释放出来。
反应机理碘钟反应的反应机理涉及复杂的氧化还原过程。
具体反应步骤如下:1.首先,高锰酸钾溶液和硫酸反应,生成具有强氧化性的Mn2+离子。
2KMnO4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O + 5[O]2.接着,Mn2+离子被碘化钠(NaI)氧化为MnO2。
碘离子(I-)在反应中充当催化剂。
2Mn2+ + 4I- → 2MnI23.MnO2与碘酸根离子(IO3-)反应生成三碘化物离子(I3-)。
MnO2+ 2IO3- + H2O → Mn2+ + 2I3- + 2OH-4.最后,碘酸根离子与碘化钠反应生成碘。
IO3- + 5I- + 6H+ → 3I2 +3H2O这些反应会反复发生,从而导致溶液中碘的浓度逐渐升高,最终溶液颜色变为深紫色。
影响反应速率的因素碘钟反应的反应速率取决于多种因素,包括:1.温度:温度越高,反应速率越快。
2.高锰酸钾(KMnO4)和硫酸(H2SO4)的浓度:浓度越高,反应速率越快。
3.碘化钠(NaI)的浓度:浓度越高,反应速率越快。
4.溶液的搅拌程度:搅拌越强,反应速率越快。
5.反应容器的形状和大小:反应容器的形状和大小会影响反应溶液的表面积,从而影响反应速率。
碘时钟反应

Na2S2O3 0.00192 0.00192 0.00192 0.00192 0.00192 0.00192 0.00192
反应时间/S
246 294 378 573 299 395 605 331
407
反应速率 mol∙L-1∙S-1
3.902E-06 3.265E-06 2.540E-06 1.676E-06 3.211E-06 2.430E-06 1.587E-06
碘时钟反应
(教材128页)
吴清洲
背景资料
汽油、煤油、柴油和沥青都是碳氢化合物, 它们的燃烧速率就不同。
确定反应速率方程和反应活化能是化学反应 动力学的最重要内容。
实际反应和基元反应的不同。
在测定淀粉总糖的实验中,水解和发色都要 一定的温度和时间,这也是涉及化学反应动 力学。
一、实验目的
1.理解用初始速率法确定碘时钟反应速率 方程的原理与方法;
-1.8
-1.6
-1.4
-1.2
log[S2O82-]
作图求得:m≈1
logv
-5.3 -5.4 -5.5 -5.6 -5.7 -5.8 -5.9
-6 -2
作图求n
y = 0.925x - 4.0923 R2 = 0.9967
-1.8
-1.6
-1.4
-1.2
log[I-]
作图求得: n≈1
温度的影响:T=308K,Δt=76s;T=298K, Δt=148s (三点最好绘图。)
做完实验,清洗玻璃仪器,整理实验台。
本次实验的值日生:
第二排
下周实验 :
甘薯粉中还原糖和总糖的比色法测定
在201室
B烧杯加入A烧杯,并搅拌,同时开始计时。 出现蓝色计时结束。记时间。
碘钟实验

实验药品29%过氧化氢溶液、丙二酸、硫酸锰、可溶性淀粉、碘酸钾、1mol/L硫酸实验步骤1.配置甲溶液:量取97mL29%的过氧化氢溶液,转移入250mL容量瓶里,用蒸馏水稀释到刻度,得3.6mol/L过氧化氢溶液。
2.配置乙溶液:分别称取3.9g丙二酸和0.76g硫酸锰,分别溶于适量水中。
另称取0.075g可溶性淀粉,溶于50mL左右沸水中。
把三者转移入250mL容量瓶里,稀释到刻度,得到含0.15mol/L丙二酸、0.02mol/L硫酸锰、和0.03%淀粉的混合溶液3.配置丙溶液:称取10.75g碘酸钾溶于适量热水中,再加入20mL1mol/L硫酸溶液酸化。
转移入250mL容量瓶里,稀释到刻度,得到0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液。
4.将甲、乙、丙三组溶液以等体积混合在锥形瓶中,这混合溶液分别含过氧化氢1.2mol/L、丙二酸0.05mol/L、硫酸锰0.0067mol/L、碘酸钾0.067mol/L、淀粉0.01%。
“时钟反应”就是一种自催化反应,如碘酸盐与亚硫酸氢盐的反应,产物I-又是反应物,因而在经历一定诱导期后,反应速率急速增加。
2KIO3+5H2O2+H2SO4→I2+K2SO4+6H2O+5O2↑(1)I2+5H2O2+K2SO4→2KIO3+4H2O+H2SO4(2)I2+CH2(COOH)2→CHI(COOH)2+I-+H+(3)I2+CHI(COOH)2→CI2(COOH)2+I-+H+(4)I-+I2=I3-(5)丙二酸的加入是为了以I3-的形式“贮存”I2,以增大I2的溶解度。
这样能延长变色时间周期和循环次数。
显然蓝色是由碘分子与淀粉溶液作用的结果。
5个反应累加结果发现是H2O2→H2O+O2↑。
如果向反应器中不断加入碘酸盐、丙二酸、双氧水反应物,同时产物通过溢流管不断离开反应器,这样可以使化学钟无限期走下去。
也存在其它时钟反应:IO3- + 3SO32-===I- + 3SO42-IO3- + 5I- + 6H+ ===3I2 + 3H2O3I2 + 3SO32- + 3H2O===6I- + 6H+ + 3SO42-或5H2O2 + 2HIO3===5O2 + I2 + 6H2OI2 + 5H2O2===2HIO3 + 4H2O在KIO3、KHSO3的酸性混合溶液中加入少量KI和淀粉,不断地搅拌,有下列反应发生:IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2OI2+HSO3-+H2O=2I-+]+HSO4-+2H+当反应进行到15min时,溶液突然变成蓝色,随之又很快消失,这一反应被称为时钟反应。
碘钟实验报告

碘钟实验报告碘钟实验报告引言:碘钟实验是一种经典的化学实验,通过观察碘化钾与过氧化氢反应产生的气泡数量和速度变化,可以了解化学反应速率与浓度之间的关系。
本实验旨在通过实验操作和数据处理,探究反应物浓度对反应速率的影响,以及通过实验结果验证反应速率与浓度的关系。
实验目的:1. 掌握碘钟实验的操作方法;2. 通过实验数据分析,验证反应速率与反应物浓度的关系。
实验原理:碘钟实验的反应方程式为:2H2O2 + 2KI + H2SO4 → I2 + K2SO4 + 2H2O。
在此反应中,过氧化氢与碘化钾反应,生成碘分子和水。
碘分子在反应中呈现黄棕色,并且在酸性条件下,碘分子与淀粉反应生成蓝黑色的淀粉碘复合物。
通过观察淀粉碘复合物的颜色变化,可以间接反映出反应速率的变化。
实验步骤:1. 准备实验器材:玻璃烧杯、滴定管、试管架等;2. 预先准备浓度不同的碘化钾溶液;3. 将一定量的碘化钾溶液倒入玻璃烧杯中;4. 加入适量的过氧化氢溶液,并快速搅拌;5. 观察气泡的生成情况,并记录下时间;6. 重复实验多次,取平均值。
实验结果与讨论:在实验过程中,我们分别使用了浓度为0.1mol/L、0.2mol/L和0.3mol/L的碘化钾溶液进行了实验。
观察到,在浓度较低的碘化钾溶液中,气泡的生成速率较慢,并且气泡的数量也较少。
而在浓度较高的碘化钾溶液中,气泡的生成速率明显增加,气泡的数量也明显增多。
这说明反应速率与反应物浓度之间存在正相关关系。
通过实验数据的处理,我们还可以计算出反应速率与浓度之间的定量关系。
根据实验结果,我们可以得到一个经验公式:反应速率与浓度的关系可以近似表示为速率 = k * [I-]^x,其中k为常数,[I-]为碘化钾的浓度,x为反应级数。
通过进一步的实验和数据处理,可以确定反应级数和常数k的具体数值。
结论:通过碘钟实验的操作和数据处理,我们验证了反应速率与反应物浓度之间的关系。
实验结果表明,反应速率与反应物浓度呈正相关关系,即浓度越高,反应速率越快。
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1.碘钟反应2 碘钟反应药品: 硫酸, 双氧水, 碘酸钾, 硫代硫酸钠, 淀粉向硫酸酸化的过氧化氢溶液中加入碘酸钾、硫代硫酸钠和淀粉的混合溶液。
此时在体系中存在两个主要反应, 化学方程式为:H2O2(aq)+3I−(aq)+2H+→I3−+2H2OI3−(aq)+2S2O32−(aq) →3I−(aq)+S4O62−(aq)药品: 硫酸, 碘酸钾, 亚硫酸氢钠, 淀粉向用硫酸酸化的碘酸盐中加入亚硫酸氢钠(以及少量淀粉溶液), 此时体系中出现如下反应:IO3− (aq) + 3HSO3− (aq) →I− (aq) + 3HSO4−(aq)然后过量的碘酸根离子与碘离子发生归中反应:IO3− (aq) + 5I− (aq) + 6H+ (aq) →3I2 + 3H2O (l)接着亚硫酸氢钠将生成的碘还原:I2 (aq) + HSO3− (aq) + H2O (l) →2I− (aq) + HSO4−(aq) + 2H+ (aq)药品: 硫酸, 过硫酸钾, 碘化钾, 淀粉, 硫代硫酸钠通过过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵将碘离子氧化成碘单质。
加入硫代硫酸钠可以将碘单质还原回碘离子。
化学方程式如下:2I−(aq) + S2O82−(aq) →I2 (aq)+ 2SO42−(aq)I2 (aq) + 2S2O32−(aq) →2I−(aq) + S4O62−(aq)将卢戈氏碘液、氯酸钠和高氯酸混合, 化学方程式如下:I3− →I− + I2ClO3− + I− + 2H+ →HIO +HClO2ClO3− + HIO + H+ →HIO2 + HClO2ClO3− + HIO2 →IO3− + HClO2[1]。
碘钟实验

图1 十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质和浓度的关系
这个特征行为可用生成分子聚集体或胶束来说明,当表面活性剂溶于水中后,不但定向地吸附在溶液表面,而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束。表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子,有可能采取的两种途径:一是把亲水基留在水中,亲油基伸向油相或空气;二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起,以减少亲油基与水的接触面积。前者就是表面活性剂分子吸附在界面上,其结果是降低界面张力,形成定向排列的单分子膜,后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外,与水分子相互吸引,使表面活性剂能稳定溶于水中。
式中:к是A=1m2、L=1m的电导,称作比电导或电导率,其单位为Ω-1·m-1;L/A称作电导常数。
电导率к和摩尔电导Λ有下列关系
Λ为1mol电解质溶液的导电能力,C为电解质溶液的摩尔浓度。
Λ随电解质浓度而变,对强电解质的稀溶液
碘钟反应实验报告

碘钟反应实验报告碘钟反应实验报告引言:碘钟反应是一种经典的化学实验,通过观察反应物浓度变化来研究反应速率。
本实验旨在探究碘钟反应中反应物浓度对反应速率的影响,并分析反应机理。
实验原理:碘钟反应是一种氧化还原反应,反应涉及到亚硫酸钠、过氧化氢和淀粉等物质。
亚硫酸钠与过氧化氢反应生成硫酸和水,过程中产生的硫酸与淀粉反应生成蓝色复合物。
该反应是一个自催化反应,其中过氧化氢起到催化剂的作用。
实验中,我们可以通过改变亚硫酸钠和过氧化氢的浓度来观察反应速率的变化。
实验步骤:1. 准备实验所需的试剂和器材,包括亚硫酸钠溶液、过氧化氢溶液、淀粉溶液、滴定管、烧杯等。
2. 将一定量的亚硫酸钠溶液倒入烧杯中,加入适量的淀粉溶液,搅拌均匀。
3. 在另一个烧杯中加入过氧化氢溶液。
4. 缓慢将过氧化氢溶液滴加到含有亚硫酸钠和淀粉的烧杯中,并同时用计时器计时。
5. 观察反应液颜色的变化,当颜色由无色变为蓝色时停止计时。
6. 记录反应时间,并根据不同浓度条件下的实验结果进行对比分析。
实验结果与讨论:我们进行了多组实验,分别改变了亚硫酸钠和过氧化氢的浓度。
实验结果表明,亚硫酸钠和过氧化氢的浓度对反应速率有明显的影响。
当亚硫酸钠浓度较高时,反应速率更快,反应时间更短;而当过氧化氢浓度较高时,反应速率也更快,反应时间更短。
进一步分析发现,亚硫酸钠的浓度增加会提供更多的反应物分子,增加反应物之间的碰撞频率,从而加快反应速率。
而过氧化氢的浓度增加则会提供更多的催化剂,加速反应过程中的氧化还原反应。
因此,实验结果与反应物浓度的变化相符。
此外,我们还观察到反应过程中颜色的变化。
初始时,反应液呈无色,随着反应的进行,颜色逐渐变为淡蓝色,最终变为浓蓝色。
这是由于反应过程中产生的硫酸与淀粉形成的蓝色复合物。
颜色变化的观察也可以作为反应速率的指标之一。
结论:通过碘钟反应实验,我们发现亚硫酸钠和过氧化氢的浓度对反应速率有显著影响。
亚硫酸钠浓度和过氧化氢浓度的增加都会加快反应速率。
碘钟反应 - zh

碘钟反应一、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.测定过硫酸根与碘离子的反应速率常数.反应级数和反应活化能.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:22284332S O I SO I ----+=+ (1)为了能够测定一定时间(Δt )内S2O82- 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Na2S2O3 溶液, 在式(1)进行的同时, 有下列反应进行:222334623S 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I3 -立即与S2O32- 作用生成无色的S4O62- 和I − , 因此反应开始一段时间内溶液无颜色变化, 但当Na2S2O3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 ) S2O32- 全部耗尽, 所以S2O82- 的浓度变化相当于全部用于消耗Na2S2O3。
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:222828[][][]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[I2]的蓝色出现的时间Δt, 则反应的初始速率为:22833[][][]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 2323[]2[]I S O t t--∆∆=∆∆ (5) 根据(3)(4)(5)可知,2223282[][][]m n S O k S O I t---∆=∆ (6) 移项, 两边取对数可得2282231lnln ln[]ln[]2[]k m S O n I t S O ---=++∆∆ (7) 因而固定, 以对ln 作图, 根据直线的斜率即可求出;固定, 同理可以求出。
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碘钟实验报告篇一:碘钟反应的动力学和热力学参数的测定完整实验报告碘钟反应”的反应级数、速率常数和活化能的测定实验报告化学学院材化班一、实验目的1、用初速法测定过硫酸根与碘离子的反应速率常数和反应级数。
2、掌握碘钟反应过程及其原理。
二、简要实验原理在水溶液中,过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应:S2O8?3I2??2???2SO4?I3 (1)[1]我们事先同时加入少量的硫代硫酸钠溶液和淀粉指示剂,则(1)式中产生的少量的I3?会优先和S2O32?反应而被还原成I?:2S2O3?I3?S4O6?3I (2)2???这样,当溶液中的硫代硫酸钠全部反应掉后,(1)式生成的碘才会和淀粉指示剂反应,使溶液呈蓝色。
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即可用来度量本反应的初速。
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:?d[S2O8]dt2?2?m?n?k[S2O8][I] (3)根据(1)式中的反应计量关系,可以认为:?d[S2O8]dt2??d[I3]dt??[I3]?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?[I3]?t??2?[S2O3]?t2?(5)根据(3)(4)(5)可知,2?[S2O3]?t2??k[S2O8][I] (6)2?m?n移项,两边取对数可得ln1?t?lnk2?[S2O2?3]?mln[S2O8]?nln[I] (7)2??因而固定[I?],以ln1?t对[S2O82?]作图,根据直线的斜率即可求出m;固定[S2O82?],同理可以求出n。
然后根据求出的m和n,计算出在室温下“碘钟反应”的反应速率常数k。
最后改变温度,测出不同温度下从反应开始到出现蓝色所需的时间?t,计算出不同温度下的反应速率常数,由Arrhenius公式,以lnk对作图,根据直线的斜率即可求出活化能。
三、主要的实验仪器及试剂恒温水浴槽一套;50mL烧杯两个;玻璃棒一支;秒表一只;0.20M(NH4)2S2O8溶液; 0.20MKI溶液;0.01MNa2S2O3溶液; 4%淀粉溶液;0.20MKNO3溶液; 0.20M(NH4)2SO4溶液。
四、实验内容1、反应级数和速率常数的测定按照表1所列数据将每组的(NH4)2S2O8溶液、(NH4)2SO4溶液和淀粉溶液放入烧杯A中混合均匀,KI溶液、Na2S2O3溶液和KNO3溶液放入B烧杯中混合均匀。
然后将两份溶液混合,当混合至一半时开始计时,并不断搅拌,当溶液出现蓝色时即停止计时。
表1 “碘钟反应”动力学数据测量的溶液配制表序号0.20M(NH4)2S2O8溶液/mL0.20MKI溶液/mL 0.01MNa2S2O3溶液/mL 0.4%淀粉溶液/mL 0.20MKNO3溶液/mL 0.20M(NH4)2SO4溶液/mL 2、反应活化能的测定按照表1中第1组反应的溶液配制方案配制溶液,分别在10.0、30.0和40.0℃下按照3.1中的操作步骤测量溶液出现蓝色所需的时间?t并记录,要注意必须先将溶液在相应的水浴槽中恒温一段时间,待溶液温度与恒温槽温度相同后再将溶液进行混合。
五、实验数据的记录六、实验数据的处理1、反应级数和速率常数的计算由5、1数据表格,我们可以依次求出反应级数及数率常数K。
(S2O2-8)反应级数的测定 Ln1/△t与ln(S2O8)关系数据表2-1 10.0 10.0 4.0 1.0 0 02 5.0 10.0 4.0 1.0 0 5.03 2.5 10.0 4.0 1.0 0 7.54 10 5.0 4.0 1.0 5.0 05 10.0 2.5 4.0 1.0 7.5 0有计算机做出Ln1/△t与ln(S2O2-8)关系图得:由图可知:Ln1/△t=1.0548ln(S2O8)-0.6377,其中相关系数r=0.99897.对比可知1.0548即为2-(S2O8)的反应级数。
(I)反应级数的测定)关系数据表--2-由计算机做出Ln1/△t与ln(I)关系图得:由图可知:Ln1/△t=1.04122 ln(I)-0.6504.其中相关系数r=0.99827.对比公式可知n=1.04122,-这就是I2的反应级数。
2、反应数率常数的测定根据公式2?[S2O3]?t2?将m、n的值代入,即可算出k的值。
由上可知,此反应数率常数为k=0.0263462 3、反应活化能的测定Lnk对1/T的数据关系见下表:?k[S2O8][I]2?m?nLnk对1/T由计算机作图得:由阿伦尼乌斯公式两边取对数得:lnk=lnA-Ea/RT.线性拟合的结果为lnk=12.471-4781.48/T, 则由此计算出的活化能为Ea=4781.48*8.314=39.752kJ/mol.七、实验结果讨论 1、温度对实验的影响显然,温度越高,反应速率越大。
且观察发现,随着温度的升高,碘最终与淀粉的显色越深,可能是由于高温下淀粉糊化,支链结构发生改变,影响碘与淀粉的络合。
2、其他因素对实验的影响反应计时起始时间,搅拌的程度,溶液体积的变化均会对实验结果产生影响。
篇二:“我的碘钟反应”林卓君申报书(新疆第二师华山中学)注意:本页信息请认真填写,打印获奖证书以此为准。
请将本页复印粘贴在项目申报材料档案袋正面。
附件3.3全国青少年科技创新大赛青少年科技实践活动申报书活动名称:制取“蓝宝石”活动申报者(实施群体或小组):林卓君所在学校(全称):新疆第二师华山中学辅导教师:陈博辅导机构(全称):新疆第二师华山中学(提醒:以上五项信息请申报者核实准确无误,打印证书以此为准!)活动所属学科: (请在确认的学科上划“√”)□√物质科学(MS)□技术与设计(TD)□生命科学(LS)□行为与社会科学(SO)□地球与空间科学(ES)□其他(OT)活动申报类别:(请在确认的类别上划“√”)□√小学生活动□初中生活动□高中生活动全国青少年科技创新大赛组织委员会制A、申报者情况B、活动情况- 2 -- 3 -C、申报者确认事宜E、省级组织机构审查及推荐意见- 4 -- 5 -篇三:《冶金热力学与动力学实验》指导手册《冶金热力学与动力学实验》指导书实验一、碳的气化反应一.实验目的1.测定恒压下不同温度时反应的平衡常数。
2.了解在恒温恒压下反应达平衡时测定平衡常数的方法。
3.了解影响反应平衡的因素。
二.实验原理在高炉炼铁、鼓风炉炼铜、铅、锌以及煤气发生炉等生产实践中,固体碳的气化反应具有十分重要的意义。
其反应为:C+CO2=2CO该反应的自由度为F=2-2+2=2,即反应平衡时,气相成分取决于温度和系统的压力。
在一大气压时,该反应的平衡常数为:KP?由等压式知?H?B(1—2) 2.303RT式中ΔH为反应热,R为气体常数,T为绝对温度,B为常数。
三.实验装置如图2-3所示,由二氧化碳气瓶、气体净化系统、管式高温炉及控温仪表、气体分析仪器组成。
2PCO?(CO%)2(CO2%)(1—1) PCO2 lgKP??图1-3碳的汽化反应实验装置1.CO2气瓶 2 流量计 3.管式电阻炉 4.铂铑热电偶 5.温度控制器 6. CO2传感器;7.计算机 8实验台四.实验步骤1.按图装好仪器设备,将碳粒装入电炉内瓷管的高温带,塞上胶塞,用融化的石蜡密封好。
2.分段检查系统是否漏气,重新密封,直至不漏气为止。
3.通电升温接通电源,打开控温器电流为5A,逐步升到10~12 A。
在升温的同时;打开气瓶,以较大的气流(40ml /分)排出系统内的空气,排气5分钟后调流量为20ml/分,并保持此流量不变。
4.炉温在600℃恒温5分钟后,接通CO2气体传感器,计算机读数,记录CO2%含量。
5. 再按上述操作连续4点,700℃,800℃,900℃,1000℃。
分析反应平衡气体中CO2含量同上操作,再取该温度下反应平衡气体,记录CO2%含量。
7.实验完毕,恢复仪器原状,切断电源,关闭气体。
五.实验报告要求1.计算各温度下平衡气相成分,以体积百分数表示,取10次结果的平均值。
2.计算各温度下的平衡常数Kp。
3.绘制平衡气相中一氧化碳与温反t的关系曲线。
4.绘制lgKp-1/T直线,由直线斜率求出反应热ΔH值。
5.讨论温度对反应平衡移动的影响.六.思考题1.为什么要检查系统不漏气?2.为什么要控制流速20 ml/分?3.为什么要严格控制温度?实验二、金属氧化动力学冶金物理化学实验经常涉及过程的速率和机理,即动力学规律的研究。
这也是有重要实际和理论意义的领域。
动力学实验通常只能测得过程中某一个与反应速率有关的物理量随时间变化的动力学曲线。
过程机理的确定和速率方程的建立,还需把动力学曲线与各种动力学模型相结合,再辅以其它实验手段才能确定。
因此动力学模型的分析和讨论是动力学实验不可缺少组成部分。
动力学研究按其涉及的体系划分,可分为气—固、气—液、液—液、固—固相等反应动力学;按其研究方法划分,可分为静态法(等温、等压或等容)、动态法(非等温或流动气体);按测量的物理量划分,可分为热重法,电导法、测压法等。
本实验为热重静态法研究气—固相反应动力学。
一.实验目的(1)掌握热重法研究金属氧化动力学的原理及方法。
(2)测定空气下金属等温氧化增重曲线,掌握判断反应控速步骤和计算动力学参数的方法。
二.实验原理及设备1 支架 2天平 3 吊丝 4 控温器 5 计算机 6桌子7 金属片 8 炉子热重法是在程序控温条件下,测量物质质量与温度或时间关系的一种技木。
热重法有等温热重法和非等温热重法两类,前者是在恒温下测定物质质量变化与时间的关系;后者是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系。
热重曲线常用两种方式表示方式:TG曲线或DTG曲线,前者表示失重过程的累积量,属积分型;后者是TG曲线对时间或温度一阶微商,即质量变化率与时间或温度的关系曲线。
因此只要物质受热发生物理或化学变化,有质量变化,就可以用热重法来研究其变化过程。
对金属氧化反应 xM(s)+yO2(g) = MxOy(s)随着时间的增加,其固体产物增加,因而重量值增加。
由所得实验曲线就可以判断不同实验条件下样品增重值的大小,比较其抗氧化性能,并有样品重量随时间(或温度)的变化关系,研究反应的过程和机理。
金属氧化反应过程主要有下列步骤,(1)氧通过气相边界层向金属表面的传质过程。
(2)氧或金属离子在氧化层中的扩散过程。
(3)金属与氧在界面上发生化学反应过程。
在反应初期(未形成致密产物层时),只有前两步。
对于平板试样(即氧化过程中反应面积基本不变),在氧化初期未形成致密产物层或金属氧化膜(如铁的氧化物)疏松的情况下,金属氧化为化学反应控速。
在TG曲线上表现为单位面积上氧化增量(ΔW)随时间(t)线性增加的零级反应特征,即遵循膜生长直线定律:?W?k1t(2—4)AA—试样表面积,cm2K1—表现反应速度常数,mg/cm2.s在氧化中后期氧化膜致密并有一定的厚度时,金属氧化速度为氧或金属离子在氧化膜中扩散所控制。