云书歌谣4.测定Cu—Zn电极组成的电池电动势
Zn|ZnSO4(0.10mol?dm?3)||CuSO4(0.10mol?dm?3)|Cu
5.测定完毕，关掉电源，整理仪器。 五、数据记录与处理
1.计算上述5组电池的电动势，并与实验测定值比较。 2.计算Cu—Zn电池的吉布斯函数变ΔyGm。 六、思考题
1.盐桥有什么作用？应选择什么样的电解质作盐桥？ 2.标准电池和工作电池各有什么作用？
实验八
一、实验目的
1.测定H2O2催化分解的反应速率常数。 2.了解一级反应的特征。 二、实验原理
过氧化氢是不稳定的化合物，易于分解。但是在没有催化剂存在时，分解速率较慢。H2O2的分解化学计量式为：
H2O2催化分解速率常数测定
1H2O2?H2O?O2
2若以KI溶液为催化剂，则可加速其分解。其反应机理是： 第一步：H2O2?KI?KIO?H2O（慢）
1O2?KI2（快）
第二步：KIO?由此看来，KI与H2O2生成中间化合物，改变了反应路径，降低了反应活化能，而使反应加快。由于
KI反应过程中不断再生，其浓度不变，故起到催化剂的作用。因第二步比第一步速度快得多，故反应速H2O2的分解反应速率方程表示为：
度取决于第一步，即第一步控制整个反应过程的快慢。
?
dC(H2O2)?k?C(KI)?C(H2O2) (1)
dt式中：C—各物质的浓度[mol·dm-3]；
t—反应时间；
k=k?C(KI)，
k?—反应速率常数，其值仅决定于温度。
由于反应过程中KI的浓度不变，所以可将C(KI)与k?合并为新的常数，用k表示，有
则上式可简化为：
?dC(H2O2)?kC(H2O2) (2)
dt式中k为表观反应速率常数。因此为[时间-1]。由上式可以看出，反应速率与反应物浓度的一次方成正比，故H2O2的催化分解为一级反应。且表观反应速率常数k是随温度和KI浓度变化而变化的。
式(2)积分后可得：
lnCt??kt (3) C0 6
式中C0—H2O2的初始浓度； Ct—t时刻的H2O2浓度。
在一定温度，压力下，反应所产生的O2的体积Vt与消耗的H2O2浓度成正比。完全分解时放出的O2体积V∞的与H2O2的初始浓度C0成正比。利用这一关系，可以用反应中O2的体积Vt的变化代替H2O2浓度Ct的变化。
因为：
C0?fV? (4) Ct?f(V??Vt) (5)
式中：f—比例系数
将上面两式(4)和(5)代入积分后的速率方程(3)中，可得：
lnV??Vt??kt 或ln(V??Vt)??kt?lnV? (6) V?以ln(V∞－V)对t作图，可得到一条直线，并由斜率得出表观速率常数k值。
但由于测定V∞比较麻烦，且不易准确，设法用其它方法代之：由起始以某时间间隔（1分钟）连续测量数组析出O2的体积数据Vt，当反应进行到任一指定时刻T，用T为起始点，用相同的时间间隔测量另一组析出O2的体积数据 Vt，代入速率方程：
令
′ln(V??Vt?)??k(T?t)?lnV? (7)
A?lnV?，代入(6)和(7)式有：
ln(V??Vt?)??k(T?t)?A
ln(V??Vt)??kt?A
将上式的对数去掉
用(9)式减去(8)得：
(V??Vt?)?e?K(T?t)?A (8)
(V??Vt)?e?kt?A (9)
Vt??Vt?e?kt?eA?e?kT?e?kt?eA
令B?eA?e?kt?eA(1?e?kT)
(1?e?kT)则：
Vt??Vt?Be?kt
两边取对数：
以ln(Vt?
ln(Vt??Vt)??kt?lnB (10)
?Vt)对t作图，可得出一直线，由直线斜率可求出k值。
7
三、仪器和药品
电磁搅拌器一台；量气管、水准管各一支；
25ml移液管2支，0.5% H2O2；0.5mol·dm-3KI溶液；150ml锥形瓶。
四、实验步骤
1.按下图安装好仪器。
2.检查系统是否漏气；提高水准管，使液面升高，然后固定水准管，如果量气管的液面保持不变，可以认为系统不漏气。
3.用移液管量取20ml的H2O2溶液注入锥形瓶中，再取20mlKI溶液注入锥形瓶，开动电磁搅拌器，调节适当速度，当反应进行2分钟左右时，塞紧胶塞，以此作为起始时间，即t?0。以后，每隔1分钟
读取量气管上的读数。（注意：读数时应将水准管取下，将两管液面对齐），一直到8分钟，共记录8个O2的体积Vt数据。隔一分钟后，以此时作为第二个起始点，于第10分钟、第11分钟…第17分钟再记录第二套O2体积Vt。测量完毕，倒出溶液，关掉搅拌器电源。 五、数据记录与处理
1.按下表记录实验数据。 2.用ln(Vt－V)对t作图。
′′3.由直线斜率计算k值k=－斜率。
日期： 室温： 气压：
tmin Vtml Vt?ml 1 2 3 4 5 6 7 8 8
Vt??Vt ln(Vt??Vt)
六、思考题
1.计数时为什么要使两个管的液面对齐？
2.反应速率常数k与哪些因素有关，KI的溶液浓度与k有什么关系？ 3.反应开始时，如果放掉一部分气体对实验有何影响，k值会改变吗？
实验九 蔗糖水解速率常数测定
一、实验目的
1.测定蔗糖在酸性介质下的水解速率常数。 2.学会使用旋光仪测定物质的旋光度。 二、实验原理
蔗糖水溶液在[H+]离子存在时将发生水解反应：
[H]C12H22O11?H2O????C6H12O6?C6H12O6
? 蔗糖 葡萄糖 果糖
当[H+]浓度一定，蔗糖溶液较稀时，尽管有部分水分子参加了反应但可近似认为整个反应过程的水浓度是恒定的，因此，该反应为准一级反应。其速率方程为：
lnC??kt?B (1)
式中：C—为反应的蔗糖的浓度
k—速率常数
B—为常数
?0时，C=C0，则可确定常数B，求出k值。
如果测定出不同时刻t时的蔗糖浓度C，代入初始条件t本实验选用与反应物浓度成线性关系的物质的旋光度导出用旋光度代替浓度的速率方程，测定出不同时刻
t下的体系的旋光度，便可确定出k值。由于蔗糖，葡萄糖和果糖均为旋光物质，它们的旋光度分别为：
?20?20?[a蔗]20D?66.65 [a葡]D?52.50 [a果]D??91.9
式中a表示在20℃用钠光作光源测得的旋光度。正值表示右旋，负值表示左旋，由于蔗糖水解反应能够进行到底，且果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋性，因此，在水解过程中，体系的旋光度将逐渐由右旋变为左旋，由于旋光度与浓度成正比关系，于是，设：
反应前，蔗糖的浓度为C0，旋光度为a0。 有：t有：t有：t?0时, a0=f0 C0 (2)
反应终了时，蔗糖全部水解为葡萄糖和果糖，它们的浓度同为C0，此时体系的旋光度为a∞
??时,a
∞=f∞ C0 (3)
(C0－C) (4)
反应进行到某一时刻t时，体系的旋光度为at
?t时，at= f0C+ f
∞式中：f0, f∞为比例系数；
C为t时刻蔗糖的浓度；
(5)
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用(4)式减去(3)式得：
(at?a?)?C(f0?f?)?Cf
C?at?a? (6) f将(6)式代入(1)式得：
ln(at?a?)??kt?B f ln(at?a?)??kt?B? (7)
代入初始条件：t
?0时，at?a0 确定常数B?
B??ln(a0?a?) (8)
将(8)式代入(7)式得：
ln(a0?a?)?kt (9)
at?a?有方程(9)可知，测定出a0和a∞以及不同时刻t的at，代入方程中，即可求得速率常数k值。 通常，以ln(at－a∞)对t作图，得出一条直线，由直线斜率求出k值。 三、仪器和药品
旋光仪 一台； 移液管2支； 水浴 一台； 20%蔗糖； 2mol·dm-3H2SO4溶液 四、实验步骤
1.用蒸馏水校正旋光仪零点
蒸馏水为非旋光性物质，可用来校正仪器的零点，将样品管充满蒸馏水，把管内气泡赶到凸出部分，调整旋光仪使三分视野明暗度相等，记录旋转角。重复测量三次取平均值，作为零点。
2.测定初始a0
用移液管取25ml20%的蔗糖溶液放入锥形瓶，再取25ml蒸馏水稀释蔗糖，得10%蔗糖溶液。用少量此液冲洗旋光管三次后充满，测量三次旋光角，取平均值为a0。
3. at的测定
用移液管取30ml,20%蔗糖溶液，放入锥形瓶中，再用移液管取30ml 2mol·dm-3H2SO4溶液放入锥形瓶中，当加入
12的H2SO4（约15ml）时开始计时，作为t?0时刻。加完后摇匀。用少量此液荡洗
?0时起，于
5
旋光管二次并充满，盖好塞子并用滤纸擦净旋光管。上述操作要求在5分钟内完成，从t化，测定中不要乱转，应向同一方向旋转。
4. a∞的测定
分，10分，15分，20分，30分，40分，50分，60分准确测定一次at值，由于反应中旋光角从右到左变
在测定at的同时，将剩余的溶液塞好塞子放入50~60℃的恒温水浴约40分钟，取出冷却至室温，测定at后，将此液注入旋光管测定，操作方法同前所述，至读数变化不大时，取最后三次读数的平均值作为a∞值。
5.测量完毕，关掉电源，整理仪器，洗涤，擦干旋光管。 五、数据记录与处理
1.以ln(at
?a?)对t作图，求k值。
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