碘钟反应：初速率法与活化能

改变碘化钾和过二硫酸铵的用量，给每一杯计时；由初速率求出两个反应级数和速率常数，再在不同水浴温度下重复，画出阿伦尼乌斯图求活化能。

难度 ●●○ 约 30 分钟

实验目的 测定

\ce{S2O8^2-} + \ce{2I-} \mathrel{\ce{->}} \ce{2SO4^2-} + \ce{I2}

的速率方程

r = k[\ce{S2O8^2-}]^m[\ce{I-}]^n

中的 m、n、k，以及活化能 Ea。

S₂O₈²⁻ + 2I⁻ → 2SO₄²⁻ + I₂ · 计时测速率

0.200 M KI 的体积 · 20.0 mL 0.100 M (NH₄)₂S₂O₈ 的体积 · 20.0 mL 水浴温度 · 25 °C

补水至 50.0 mL: 0.0 mL · 另加 10.0 mL 0.0050 M Na₂S₂O₃（含淀粉）

[I⁻]₀ = 0.080 M · [S₂O₈²⁻]₀ = 0.040 M · [S₂O₃²⁻]₀ = 1.00 mM

秒表 0.0 s

硫代硫酸根把生成的 I₂ 立即还原回 I⁻；它被用完的那一刻，I₂ 才与淀粉显色。所以计时 t 内消耗的 S₂O₈²⁻ 是固定的：速率 ≈ [S₂O₃²⁻]₀ / (2t)。

还没有数据。设定体积后点击“混合并开始计时”。

对 I⁻ 的级数 — 需要至少两次只改变这一种浓度的实验

对 S₂O₈²⁻ 的级数 — 需要至少两次只改变这一种浓度的实验

由各次实验求得的 k（取两个一级） —

由不同温度求得的活化能 —

r = k\,[\ce{S2O8^2-}]^{m}\,[\ce{I-}]^{n},\qquad n = \dfrac{\lg(r_2/r_1)}{\lg(c_2/c_1)}

操作步骤

标准实验：20.0 mL 0.200 M KI、20.0 mL 0.100 M (NH₄)₂S₂O₈、10.0 mL 0.0050 M Na₂S₂O₃（含淀粉），25 °C。点击“混合并开始计时”，记录变蓝的时间。
系列 A：过二硫酸铵保持 20 mL，KI 依次取 15、10、5 mL（用水补足 50 mL）。
系列 B：KI 保持 20 mL，过二硫酸铵依次取 15、10、5 mL。
由每次的时间算出初速率 [S₂O₃²⁻]₀/(2t)，看 lg(速率)–lg(浓度) 图的斜率，确定 m、n，再求 k。
用标准配比在 15、25、35、45 °C 各做一次，由 ln k 对 1/T 的斜率求 Ea。