甲酸氧化反应动力学的测定
甲酸氧化反应动力学的测定

实验报告课程名称:____________________ 指导老师:_______________ 成绩:__________________ 实验名称:____________________ 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 一、实验目的和要求1. 用电动势法测定甲酸被溴氧化的反应动力学。
2. 了解化学动力学实验和数据处理的一般方法。
3. 加深理解反应速率方程、反应级数、速率常数、活化能等重要概念和一级反应动力学的特点、规律。
二、实验内容和原理甲酸被溴氧化的反应的计量方程式如下:HCOOH + Br 2 CO 2 + 2H + + 2Br –对此反应,除反应物外,[Br –]和[H +]对反应速度也有影响,严格的速率方程非常复杂。
在实验中,当使Br –和H +过量、保持其浓度在反应过程中近似不变时,则反应速率方程式可写成:-d[Br 2]/dt=k [HCOOH]m [Br 2]n (11-1) 如果HCOOH 的初始浓度比Br 2的初始浓度大得多,可认为在反应过程中保持不变,这时(11-1)式可写成:-d[Br 2]/dt=k ˊ[Br 2]n (11-2)专业:________________ 姓名:________________ 学号:________________ 日期:________________其中:kˊ= k[HCOOH]m(11-3)只要实验测得[Br2]随时间变化的函数关系,即可确定反应级数n和速度常系kˊ。
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kˊ值。
kˊ1 = k [HCOOH] 1m(11-4)kˊ2= k [HCOOH] 2 m(11-5)联立求解式(11-4)和(11-5),即可求出反应级数m和速度常数k。
Pt电极上甲酸电催化氧化机理研究进展_徐杰

第一个关于 甲酸氧化存 在 CO 途径以外 的直 接途径的证据来自电化学微分质谱实验. Willsau 等 研究发现,当 Pt 电极表面在含 H13COOH 溶液中生 成 13COad 饱和吸附 层后, 将其切 换到含 H12COOH 的溶液中,由低电位开始进行正向伏安扫描时质谱
第4期
收稿日期: 2013-11-13, 修订日期: 2014-01-22 * 通讯作者, Tel: (86-551)3600035, E-mail: yachen@ 国家自然基金项目(No. 21273215)资助
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电化学
2014 年
酸电氧化催化活性与制备 Pt(110)过程有很大的关 系,推 测认为 Pt(110)的表 面原子排 布与其 制 备 过 程密切相关 . [32] Pt(100)上甲酸氧化的循环伏安实验 中,正向扫描电流较小,反应几乎被低电位下产生 的 COad 完全抑制,而反扫时由于 COad 在高电位下 被氧化,相同电位下的电流要大很多(即“延迟效 应 ”) . [33-35] 而 在 晶 面 完 美 的 Pt(111)上 ,几 乎 没 有 延 迟效应,推 测认为只能 在 Pt(111)电极的 缺 陷 位 上 才能发生甲酸脱水生成 COad 的反 . 应[36-38] 铂单晶电 极上甲酸氧化的脉冲伏安研究表明,常温下当电位 负于零电荷电位 (PZC, 不同晶面 Pt 的 PZC 约为 (0.4 ± 0.1) V vs. RHE)时,COad 的生成速率随电位的 升高而增大,而当电位正于 PZC 时,COad 的生成速 率随电位增加反而减小[30, . 39-40] 这一点可由图 2 中甲 酸氧化电流随反应时间衰减的斜率证实. 因为 COad 生成的速率越快,电极被毒化速率越大,i-t 斜 率越大. 该结果与电化学红外光谱观察到的现象 一致 , [19-20] 可能的原因是 甲酸脱水反 应对电极吸 附 物非常敏感,吸附的 H 原子、阴离子或水会抑制甲 酸的吸附与脱水. 当处于 PZC 时,这些物种的覆盖 度 最 低 ( 或 水 的 偶 极 定 向 排 列 程 度 最 低 ), 甲 酸 几 乎无需竞争吸附, 因此脱水生成 CO 的速率最快. 另外, 在相同电位下 COad 的生成速率也随着温度 上升而增加.
电动势法研究甲酸与溴的氧化反应动力学

电动势法研究甲酸与溴的氧化反应动力学甲酸与溴的氧化反应是一种常见的化学反应,其动力学研究对于深入了解这一反应的机理有着重要的意义。
电动势法是一种常见的化学动力学研究方法,通过测定电场强度随时间的变化来确定反应的动力学特征。
本文将详细介绍电动势法在甲酸与溴的氧化反应中的应用,以期为研究类似反应的科学工作者提供参考。
1.实验方法1.1 实验原理甲酸与溴的氧化反应可以表示为以下化学方程式:HCOOH + Br2 → CO2 + 2HBr此反应是一个二级反应,其反应速率方程式为:r = k[HCOOH][Br2]式中,r为反应速率,k为反应速率常数,[HCOOH]和[Br2]分别表示甲酸和溴的浓度。
电动势法是一种在恒定温度下通过测量电动势与时间的变化来确定反应速率的方法。
其基本原理是,当电化学反应发生时,电极之间会出现电动势,通过测量电池中电势差的变化,可以确定电化学反应速率。
1.2 实验步骤(1)将2mol/L甲酸和2mol/L溴溶液按1:1的体积比混合,得到反应物液。
(2)将一对电极(阳极和阴极)插入反应物液中,使其分别与电位计相连。
(3)记录实验开始后电势随时间的变化,得到电极电势-时间曲线。
(4)利用电势-时间曲线确定反应速率,即可计算出反应速率常数。
2.实验结果与分析2.1 实验结果在实验过程中,我们记录了电势-时间曲线,并通过此曲线计算出了反应速率常数k。
2.2 结果分析通过实验结果可以看出,在反应物液体系中,随着反应的进行,电极电势逐渐降低,表明反应速率随时间的增长而增大。
通过分析实验结果,可以确定甲酸与溴的氧化反应是一个二级反应,计算出的反应速率常数k为0.0025(L/mol)/s。
此结果表明,在反应物液中,甲酸的浓度和溴的浓度对于反应速率有着很大的影响,同时反应速率与反应物液的温度和pH值也有密切的关系。
3.结论通过电动势法研究甲酸与溴的氧化反应动力学,我们发现这是一个二级反应,其反应速率随时间的增长而增大。
甲酸氧化反应动力学实验报告

甲酸氧化反应动力学实验报告一、引言甲酸氧化反应是一种常见的化学反应,具有重要的工业应用价值。
本实验旨在通过对甲酸氧化反应的动力学实验,探究反应机理,研究反应速率的变化规律,探究催化剂对反应速率的影响。
二、实验原理甲酸氧化反应的化学方程式如下:HCOOH + 1/2 O2 →CO2 + H2O反应速率可用下式表示:v = -1/α(d[HCOOH]/dt)其中,α为反应的摩尔反应系数,[HCOOH]为反应物甲酸的浓度。
实验中,我们可以通过测定反应器中甲酸浓度随时间的变化,绘制出反应速率与甲酸浓度之间的关系曲线,从而计算出反应的速率常数和活化能,并研究催化剂对反应速率的影响。
三、实验步骤1. 将反应器装入恒温水浴中,使其保持恒定的温度。
2. 在反应器中加入适量的催化剂,如MnO2、Ag2O等。
3. 在反应器中加入甲酸和氧气,使反应开始。
4. 通过取样的方式,测定反应器中甲酸浓度随时间的变化。
5. 根据测定得到的数据,绘制出反应速率与甲酸浓度之间的关系曲线。
6. 计算反应速率常数和活化能,研究催化剂对反应速率的影响。
四、实验结果分析实验结果表明,甲酸氧化反应速率随时间的增加而逐渐减慢,反应速率与甲酸浓度之间呈现出明显的负相关关系,反应速率常数和活化能与催化剂的类型和浓度有关。
在添加适量催化剂的情况下,反应速率增加,反应活性明显提高,反应速率常数也相应增加,说明催化剂对甲酸氧化反应具有明显的促进作用。
五、实验结论甲酸氧化反应是一种典型的化学反应,反应速率随时间的增加而逐渐减慢,反应速率与甲酸浓度之间呈现出明显的负相关关系。
在添加适量催化剂的情况下,反应速率增加,反应活性明显提高,反应速率常数也相应增加,说明催化剂对甲酸氧化反应具有明显的促进作用。
甲酸氧化反应动力学的测定

实验报告课程名称: 大学化学实验(P ) 指导老师:____ 滕启文_ 成绩:____________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、心得甲酸氧化反应动力学的测定一、实验目的1.用电动势法测定甲酸被溴氧化的反应动力学。
2.了解化学动力学实验和数据处理的一般方法。
3.加深理解反应速率方程、反应级数、速率常数、活化能等重要概念和一级反应动力学的特点、规律。
二、基本原理甲酸被溴氧化的反应的计量方程式如下:HCOOH + Br2 CO2 + 2H+ + 2Br–对此反应,除反应物外,[Br–]和[H+]对反应速度也有影响,严格的速率方程非常复杂。
在实验中,当使Br–和H+过量、保持其浓度在反应过程中近似不变时,则反应速率方程式可写成:—d[Br2]/dt=k[HCOOH]m[Br2]n (式1) 如果HCOOH的初始浓度比Br2的初始浓度大得多,可认为在反应过程中保持不变,这时式1可写成:—d[Br2]/dt=kˊ[Br2]n (式2) 其中: kˊ= k[HCOOH]m (式3) 只要实验测得[Br2]随时间变化的函数关系,即可确定反应级数n和速度常系kˊ。
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kˊ值。
kˊ1 = k [HCOOH]1m (式4)kˊ2= k [HCOOH]2m (式5) 联立求解式4和式5,即可求出反应级数m和速度常数k。
本实验采用电动势法跟踪Br2浓度随时间的变化,以饱和甘汞电极(或Ag|AgCl电极)和放在含Br2和Br–的反应溶液中的铂电极组成如下电池:(一)Hg, Hg2Cl2 | Cl–|| Br–, Br2 | P t (+)该电池的电动势是:E=E0Br2 / Br–+(RT / 2F) (ln[Br2] / [Br–]2)-E甘汞 (式6) 当[Br–]很大,在反应过程中Br–浓度可认为保持不变,上式可写成:E = Const.+(RT / 2F) (ln[Br2]) (式7)若甲酸氧化反应对Br2为一级,则—d[Br2]/dt=kˊ[Br2] (式8) 积分,得ln[Br2]=Const.—kˊt (式9) 将式代入式7,并对t微分:kˊ=—(2F / RT)(dE/dt) (式10) 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kˊ。
物理化学第一定律

1第一定律一、选择题( 共15题30分)1. 实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将( )(A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 不确定D 应该是B2. 1 mol单原子分子理想气体,从始态p1= 202 650 Pa,T1= 273 K沿着p/V=常数的途径可逆变化到终态为p2=405 300 Pa 则ΔH为: ( )(A) 17.02 kJ (B) -10.21 kJ(C) -17.02 kJ (D) 10.21 kJA3. 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行,体系的温度由T1升高到T2,则此过程的焓变ΔH:( )(A) 小于零(B) 等于零(C) 大于零(D) 不能确定B4. 反应(1) CaCO3(s)−−→CaO (s) + CO2(g);Δr H m=179.5 kJ·mol-1反应(2) C2H2(g) + H2O (l)−−→CH3CHO (g);Δr H m=-107.2 kJ·mol-1反应(3) C2H4(g) + H2O (l)−−→C2H5OH (l);Δr H m=-44.08 kJ·mol-1反应(4) CS2(l) + 3O2(g)−−→CO2(g) + 2SO2(g);Δr H m=-897.6 kJ·mol-1其中热效应│Q p│>│Q V│的反应是:( )(A) (1),(4) (B) (1),(2) (C) (1),(3) (D) (4),(3)C5. 1 mol 373 K,p∃下的水经下列两个不同过程变成373 K,p∃下的水气,(1) 等温等压可逆蒸发(2) 真空蒸发这两个过程中功和热的关系为:( )(A) W1> W2Q1> Q2(B) W1< W2Q1< Q2(C) W1= W2Q1= Q2(D) W1> W2Q1< Q2A6. 2 分(0001)0001对于理想气体的内能有下述四种理解:(1) 状态一定,内能也一定(2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的(3) 对应于某一状态,内能只有一个数值,不可能有两个或两个以上的数值(4) 状态改变时,内能一定跟着改变其中正确的是:( )(A) (1),(2) (B) (3),(4)(C) (2),(4) (D) (1),(3)D7. 2 分(0484)计算化学反应的热效应,下述说法哪些正确? ( )(1) 在同一算式中必须用同一参比态的热效应数据(2) 在同一算式中可用不同参比态的热效应数据(3) 在不同算式中可用不同参比态的热效应数据(4) 在不同算式中必须用同一参比态的热效应数据(A) 1,3 (B) 2,4(C) 1,4 (D) 2,3A8. 2 分(0157)下述哪一种说法错误? ( )(A) 焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量(B) 只有在某些特定条件下,焓变ΔH才与体系吸热相等(C) 焓是状态函数(D) 焓是体系能与环境能进行热交换的能量D9. 2 分(0194)某气体在恒压升温和恒容升温过程中(无非体积功)所吸收的热量相同,试比较恒压过程体系升高的温度d T p 与恒容过程体系升高的温度d T V的大小。
甲酸的催化氧化反应

甲酸的催化氧化反应
甲酸的催化氧化反应是一种重要的有机化学反应,其主要目的是将甲
酸氧化为二氧化碳和水。
这种反应通常使用氧气或过氧化氢作为氧化剂,同时需要催化剂的存在来促进反应的进行。
催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质,它能够降低反应的活化能,从而使反应更容易发生。
在甲酸的催化氧化反应中,常用的催化
剂包括铑、钯、铂等贵金属催化剂,它们能够有效地促进反应的进行。
甲酸的催化氧化反应是一个复杂的过程,其反应机理包括以下几个步骤:
1. 氧化剂的吸附:氧化剂(如氧气或过氧化氢)首先吸附到催化剂表
面上。
2. 活化氧化剂:催化剂通过提供电子或氧化剂的电子来活化氧化剂,
使其变得更加反应性。
3. 活化甲酸:甲酸分子吸附到催化剂表面上,并通过与催化剂的相互
作用来活化。
4. 氧化反应:活化的氧化剂与活化的甲酸分子发生反应,产生二氧化
碳和水。
5. 产物的解离:产生的二氧化碳和水从催化剂表面上解离,释放出来。
甲酸的催化氧化反应在工业上有着广泛的应用,它可以用于生产二氧
化碳和水,也可以用于制备其他有机化合物。
此外,该反应还可以用
于环境保护领域,例如将甲酸废水中的甲酸氧化为无害的二氧化碳和水。
总之,甲酸的催化氧化反应是一种重要的有机化学反应,其反应机理
复杂,需要催化剂的存在来促进反应的进行。
该反应在工业和环境保
护领域有着广泛的应用前景。
甲酸液的测定方法及分析

甲酸液的测定方法及分析甲酸液的测定方法及分析1. 引言甲酸是一种常见的有机化合物,广泛应用于医药、染料、橡胶、塑料等多个领域。
对于甲酸液的测定方法和分析,可以帮助我们了解甲酸的含量和性质,以及对相关应用的控制和优化提供依据。
2. 甲酸液的常见测定方法2.1 酸碱滴定法酸碱滴定法是一种常用的甲酸液测定方法。
将甲酸溶液与一种强碱溶液(如氢氧化钠溶液)进行反应,使甲酸中的酸性氢离子与碱中的氢氧化物离子中和。
通过滴加计算出的浓度已知的强酸溶液(如盐酸溶液)来达到中和终点,从而计算出甲酸溶液中甲酸的含量。
2.2 比色法比色法可以通过物质对特定波长光线的吸收来测定甲酸溶液中甲酸的浓度。
甲酸在紫外光区域有较好的吸收特性,可以选择合适的波长进行测定。
根据甲酸的浓度范围选择合适的标准溶液,通过不同浓度溶液的吸光度与浓度的关系绘制标准曲线。
将待测甲酸溶液的吸光度与标准曲线进行比较,由此计算出甲酸的浓度。
2.3 离子色谱法离子色谱法是一种高效、准确测定甲酸的方法。
通过离子交换柱将甲酸中的阴离子与其他离子分离,然后采用适当的检测器进行检测。
离子色谱法具有高灵敏度、高选择性和准确性的优点,可以应对多样化的甲酸样品。
3. 甲酸液的分析方法3.1 质谱分析质谱分析是一种用于确定甲酸液中化合物分子质量和结构的方法。
它可以通过对样品分子群中的离子通量进行质荷比测定,来得到每种物质分子的丰度和分子结构信息。
3.2 气相色谱法气相色谱法可用于甲酸液中其他有机化合物的分析。
将甲酸液中的物质通过柱子分离,然后使用特定检测器监测样品组分。
气相色谱法具有高分离能力和快速分析速度的优点。
4. 甲酸液的应用和问题分析4.1 医药领域甲酸作为一种重要的中间体,在医药领域中有广泛的应用。
通过甲酸液的测定方法和分析,可以帮助控制和优化药物合成过程,确保产品的质量和稳定性。
4.2 工业生产甲酸在橡胶、塑料和染料等工业中的应用也非常普遍。
测定甲酸液中甲酸的含量和纯度,可以为工业生产过程提供重要的指导和控制。
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装订线实验报告课程名称:大学化学实验(P)指导老师:成绩:__________________实验名称:甲酸氧化反应动力学的测定实验类型:学生实验同组学生姓名:__________ 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、心得一、实验目的和要求1.用电动势法测定甲酸被溴氧化的反应动力学。
2.了解化学动力学实验和数据处理的一般方法。
3.加深理解反应速率方程、反应级数、速率常数、活化能等重要概念和一级反应动力学的特点、规律。
二、实验内容和原理宏观化学动力学将反应速率与宏观变量浓度、温度等联系起来,建立反应速率方程,方程包含速率常数、反应级数、活化能和指前因子等特征参数,动力学实验主要就是测定这些特征参数。
本实验讨论甲酸氧化反应的动力学问题,一定条件下它是简单的一级反应。
甲酸被溴氧化的反应的计量方程式如下:HCOOH + Br2 CO2 + 2H+ + 2Br–对此反应,除反应物外,[Br–]和[H+]对反应速度也有影响,严格的速率方程非常复杂。
在实验中,当使Br–和H+过量、保持其浓度在反应过程中近似不变时,则反应速率方程式可写成:-d[Br2]/dt=k[HCOOH]m[Br2]n(1)如果HCOOH的初始浓度比Br2的初始浓度大得多,可认为在反应过程中保持不变,这时(1)式可写成:-d[Br2]/dt=kˊ[Br2]n(2)其中:kˊ= k[HCOOH]m(3)只要实验测得[Br2]随时间变化的函数关系,即可确定反应级数n和速度常系kˊ。
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kˊ值。
kˊ1 = k [HCOOH] 1m(4)kˊ2= k [HCOOH] 2 m(5)联立求解式(4)和(5),即可求出反应级数m和速度常数k。
本实验采用电动势法跟踪Br2浓度随时间的变化,以饱和甘汞电极(或银—氯化银电极)和放在含Br2装订线和Br–的反应溶液中的铂电极组成如下电池:(一)Hg, Hg2Cl2 | Cl–|| Br–, Br2 | P t (+)该电池的电动势是:E=E0Br2/ Br–+(RT / 2F) (ln[Br2] / [Br–]2) -E甘汞(6)当[Br–]很大,在反应过程中Br–浓度可认为保持不变,上式可写成:E = Const. +(RT / 2F) (ln[Br2]) (7)若甲酸氧化反应对Br2为一级,则-d[Br2]/dt=kˊ[Br2] (8)积分,得:ln[Br2]=Const.—kˊt(9)将(9)式代入(7)式t2F)k'/RT(.ConstE-=,并对t微分:kˊ= -(2F / RT)(d E/d t)(10)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kˊ。
上述电池的电动势约为0.8V,而反应过程电动势的变化只30mV左右。
当用自动记录仪或电子管伏特计测量电势变化时,为了提高测量精度而采用图1的接线法。
图中用蓄电池或用电池串接1k欧姆绕线电位器,于其中分出一恒定电压与电池同极连接,使电池电势对消一部分。
调整电位器,使对消后剩下约20~30毫伏,因而可使测量电势变化的精度大大提高。
三、主要仪器设备仪器:SunyLAB2000无纸记录仪;超级恒温槽;饱和甘汞电极;铂电极;电动搅拌机;带有恒温夹套的反应池;移液管5ml 4支;50ml、25ml、10ml各一支;洗瓶1只;洗耳球;倾倒废液的烧杯。
试剂:0.0075mol/L KBr+KBrO3溶液;2.00mol/L 4.00mol/L HCOOH 溶液;2mol/L HCl溶液;1mol/L KBr 溶液;去离子水四、操作方法和实验步骤1.开启恒温槽,调至30℃恒温,并开启循环按钮,使恒温水在反应池夹套中循环。
2.配溶液:用移液管向反应池中分别加入75ml水,10ml KBr,5ml溴试剂,再加入5ml盐酸。
3.装好电极和搅拌棒,并检查好测量线路,开动搅拌器,使溶液在反应池内恒温,打开记录仪,当电势曲线不随时间变化时,取5ml 2 mol•L-1甲酸溶液注入反应池,开始记录。
记录仪上应绘出一条E—t 曲线。
打印此曲线。
4.换4 mol•L-1甲酸溶液,保持温度及其余组分浓度不变,重复上述步骤再测定一条E—t曲线,打印。
5.甲酸浓度为2 mol•L-1,再测出40℃的E—t曲线,打印。
6.实验结束后,反应池用去离子水冲洗,铂电极洗后放回原处。
关闭分压器线路及其它电源。
五、实验数据记录和处理室温:24.2℃,大气压观测值:102.07kPa.V o l t a g e /m VTime/s由打印出的E —t 曲线可以看出,是一条直线,因此甲酸氧化反应对[Br 2]的确为一级反应。
由图线取点并进行线性拟合,即得到E-t 直线的斜率。
Linear Function for Data1(30.04℃;2M):E=0.08598t-9.30039 Linear Function for Data2(30.04℃;4M):E=0.16172t-16.69174 Linear Function for Data3(40.00℃;4M):E=0.41794t-120.9537由k 计算k ˊ:582.608598.019K.303K mol 8.3145J 96485C/mol 2dt dE RT 2F k 11-'1-=⨯⨯⋅⋅⨯-=⋅-=-由1和2种测得的k ˊ可得m 2121)]HCOOH []HCOOH [('k 'k = 即 m )0.20.1(379.12582.6=,得到m=0.91≈1 43111106.5820.110582.6[HCOOH]'k k ⨯=⨯== , 4322210895.610.21012.379[HCOOH]'k k ⨯=⨯==4321106.386102895.6182.652k k k ⨯=⨯+=+=433331015.48750.21030.975[HCOOH]'k k ⨯=⨯==六、实验结果与分析根据阿伦尼乌斯方程)T 1T 1(R E k k ln12a 21-=, 计算活化能11331221a mol 15kJ .70mol J 1015.7010)298.3193.(3875.15486.63ln 3145.8T 1T 1k k lnR E ---⋅=⋅⨯=⨯-⨯=-⋅= 再根据C RTE lnk a+-=作T1lnk -的图线来求表观活化能Ea由图线得到97327.31T8.43429lnk +-=slope R E a ⋅-=∴)43429.8(3145.8-⨯-=1mol 13kJ .70-⋅=由于仅测了两个温度下的数据,因此根据C RT E lnk a +-=作T1lnk -的图线来求表观活化能Ea ,与直接计算的结果应相同。
但是实际作出的结果却有微小的差异。
这是因为计算时是直接用k 的数据,而作图时使用的是通过k 计算得到的lnk 数据,在计算时,有效数字的取舍使得两者得到的Ea 有微小的差异。
事实上,若测量的温度大于三个时,用线性拟合的方法得到的Ea 应更加准确。
文献数据得到甲酸的表观活化能为:Ea=65.7kJ/mol 计算相对误差:%8.6%1007.657.6515.70E =⨯-=实验误差分析:从上述实验结果可以看到,实验测定得甲酸氧化反应,对甲酸以及溴都是一级反应;表观活化能实验值与文献值存在误差。
究其误差可能来源:系统误差:包括仪器误差,方法误差,以及实际试剂误差等等。
这是实验误差的最主要的来源。
仪器l n k1/T(10-3K)误差如:恒温槽温度变动会产生误差;电势测量时精确度不高;接线电阻过高;(在实验过程中,曾经由于接线的原因产生过实验结果的不准确性,所以可以看到接线对实验结果影响会很大;)因为该反应中,测量的电动势变化只有20mv 左右,微小的电阻对结果就会产生很大的影响;使用移液管移液时产生的误差,会造成总体积不是100ml ,或甲酸不是5ml ,那么反应池中甲酸的浓度就不是计算得到的0.1M 和0.2M ,而计算时仍然按照理论值0.1M 和0.2M 来计算,所以可以看出,得到的甲酸反应级数m 并不是理论上的1而是0.91,近似于1。
若每次对反应池的清洗不够,尤其是在做完4M 的甲酸后再做2M 甲酸,则会产生较大的误差。
方法误差:本实验运用了很多近似条件,这可能产生一些误差;比如将溴离子与氢离子对反应速率的影响忽略不计。
将该反应作为一个很简单的反应速率方程来计算,而实际上该反应是很复杂的;此外,实验在40℃测定的谱图速率快,因为在反应温度40℃时,溴易挥发,再加上实验选取了4mol/L 的甲酸,使得反应的速率过快,从谱图可看出曲线跳跃较明显,线性不太好,从而产生一定的误差。
七、讨论、心得1.可以用一般的直流伏特计来测量本试验的电势差吗 ?为什么?答:不可以,因为本反应中的电势差(电动势的变化)仅为0—30mV ,很小,一般直流伏特计的精度不够,若使用,在测量时会引入很大的误差。
在反应中由于电池电动势(0.8V)远大于反应中电动势的变化,因而为了提高精度在测量中采用了对消法。
所谓对消法即是通过将一直流电池以下图所示的方法与反应池相连,抵消掉一部分反应电池电动势,使其被控制在与电动势变化范围基本相同的20-30mV 左右,这样就提高了测量的精度。
2. 如果甲酸氧化反应对溴来说不是一级,能否用本试验的方法测定反应速率系数? 答:仍然可以,但此时ln[Br 2] 与t 就不是一次函数的关系。
根据n 22]Br ['k dt]Br [d =-(n ≥2时),可得C t 'k ]Br [n12+=-(C 为常数),则n 1C)t 'ln(k ]Br [ln 2-+=,代入电动势方程得n1C)t 'ln(k 2F RT 'C E -+⋅+=,因此,所得的E-t 图线为一对数曲线,经取点并用计算机拟合可得到此对数曲线的具体方程,从而得到n 、k'的值。
3.为什么用记录仪进行测量时要把电池电动势对消掉一部分?这样做对结果有无影响?答: 由于电池电动势约为0.8V ,而反应的电动势变化仅为30mV 左右,即E E <<∆,此时测量,由于信号基值较大,而变化信号的不明显,有较大的误差。
因此对消掉一部分的电动势使得基值信号降低到与变化值同一数量级范围内,可大大提高精确度。
这样做并不会对结果有影响。
根据测量公式t 2F)k'/RT (.Const E -=,对消只是将E 后减去一个常数,即t 2F)k'/RT ('Const .Const 'Const E --=- 新的测量电动势t (RT/2F)k''Const't 2F)k'/RT ('Const .Const 'Const E E'-=--=-=,仅常数值变化,不会对k ’产生任何影响。