[发明专利]用于自动测定双反应试剂体系反应时间的教学实验装置

说明书

用于自动测定双反应试剂体系反应时间的教学实验装置，包括恒温水浴反应器、恒温水浴漏斗以及变色反应自动检测计时装置。本发明装置结构设计独特，从多个方面克服了实验误差，使得实验装置整体准确可靠。

技术领域

本发明涉及一种用于自动测定反应时间的实验装置，尤其适用于教学实验。

背景技术

恒温水浴加热是实验教学过程中的常规操作，主要用于使反应溶液受热均匀并发生反应，目前，重庆大学《基础化学实验》测定化学反应速率与活化能实验项目中，实验装置仅局限于将锥形瓶与大试管放在水浴中恒温，当反应溶液达到目标温度后，将试管中的NaSO₃试液迅速倒入锥形瓶中与KIO₃发生反应，摇匀，肉眼判断变色并由此获得反应时间，根据反应时间即可求得反应的化学反应速率；改变温度，根据化学反应速率常数与温度倒数的关系式来求得反应活化能。上述方法中的实验装置存在温度控制精准度低，溶液搅拌不充分，温度调节耗时较长，反应时间测试误差较大等弊端。

发明内容

本发明的目的是提供一种教学实验装置，其能够克服上述提及的某种或某些缺点。

根据本发明的第一方面，提供了一种教学实验装置，用于借助可溶性淀粉变色指示来测定KIO₃溶液与Na₂SO₃溶液的反应时间，包括：

恒温水浴反应器，由无色透明玻璃一体形成，包括反应器本体和位于反应器本体外部的反应器夹套，其中反应器夹套下部设置有进水口且上部设置有出水口，反应器本体底部设置有带开关的排液管，反应器本体用于容纳KIO₃溶液和可溶性淀粉；

恒温水浴漏斗，包括漏斗本体和位于漏斗本体外部的漏斗夹套，其中漏斗夹套下部设置有进水口且上部设置有出水口，漏斗本体底部设置有带开关的漏斗长管，漏斗长管通入反应器本体，漏斗本体用于容纳Na₂SO₃溶液；

布置在反应器一侧的黄色激光器，用于产生线性黄色激光束，具有触发装置，该触发装置与漏斗长管上的开关联动，使得漏斗长管上的开关打开时触发该触发装置从而启动黄色激光器发出黄色激光束；以及

布置在反应器另一相对侧的计时器，计时器集成设置有光敏传感器和控制器，光敏传感器用于检测由黄色激光器发出并经过反应器的黄色激光束，当光敏传感器检测到黄色激光束时，控制器启动计时器开始并持续计时，当光敏传感器检测不到黄色激光束时，控制器停止计时器计时并输出相应读数。

根据本发明，漏斗长管上的开关对触发装置的触发可以采用物理接触形式。当然，也可以采用非物理接触形式例如无线信号收发形式或手动同步形式。

根据本发明所独特设计的装置结构，通过漏斗开关与激光器的联动，利用蓝色变色反应溶液对互补黄色激光的吸收作用而自动实现反应计时的开始和终止，从而自动测得反应时间，克服了人工计时所造成的多项误差，使得实验装置准确可靠。

另外，本发明还通过提供结构简单且易于操控的恒温水浴反应器和恒温水浴漏斗，最小化了温度变化影响，从而进一步提高了实验装置的准确性。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于测定双反应试剂体系的反应活化能的方法，包括：

提供恒温水浴反应器；

提供恒温水浴漏斗，并将其安装在反应器之上；

a)先将第一次反应的第一反应试剂以及反应指示剂加入反应器中；

b)等反应器中的第一反应试剂达到预定温度之后，再通过漏斗将第一次反应的第二反应试剂加入反应器中，同时进行搅拌，直至反应指示剂呈现变色指示；

c)从将第二反应试剂加入至反应器中开始，到反应指示剂呈现变色指示为止，测得第一次反应的反应时间；