过氧化氢催化分解反应速率常数的测定[仅供参考]
- 格式：pdf
- 大小：207.96 KB
- 文档页数：3
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定[仅供参考]
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
分类：药学资料
标签：
化学
实验报告
过氧化氢
反应速率常数
教育
⼀、实验⽬的
（1）了解过氧化氢催化分解反应速率常数的测定⽅法。
（2）熟悉⼀级反应的特点，了解催化剂对反映速率的影响。
（3）掌握⽤图解计算法求反应速率常数。
⼆、实验⽤品1、仪器
玻璃反应容器1个、⽔准瓶1个、50mL量⽓管1个、超级恒温槽1套、三通活塞1个、秒表1块、10mL量筒1个、5mL吸量管2⽀、胶管3m。2、药品
质量分数为2%的H2O2溶液（新鲜配制）、0.1mol·L-1KI溶液。
三、实验原理与技术
过氧化氢很不稳定，在常温下的分解反应式为：H2O2→H2O+1/2O2（Ⅰ）
在KI作⽤下的分解反应机理为：H2O2+KI→KIO+ H2O （慢）（Ⅱ）
KIO→KI+1/2O2 （快）（Ⅲ）
（Ⅱ）式是H2O2分解的速控步骤，H2O2分解反应的反应速率⽅程为：
－dc H2O2/d t=k′c H2O2·c KI （Ⅳ）
因为c KI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：
－dc H2O2/d t=k c H2O2 （Ⅴ）
（其中k=k′c KI）。H2O2的催化分解反应为⼀级反应，对（Ⅴ）式积分可得：ln（c/ c0）=－kt （Ⅵ）
（其中c0为H2O2的初始浓度；c为反应⾄t时刻H2O2的浓度；k为H2O2的催化分解反应的速率常数）。
反应的半衰期为：t1/2= ln2/k=0.693/k （Ⅶ）
在等温等压条件下，在H2O2的分解反应中，氧⽓体积增长速率反映了H2O2的分解速率，本实验就是通过测定不同时刻放出的氧⽓的体积，间接地求出H2O2在相应时刻的浓度，这种⽅法称为物理法。令ⅴ∞表⽰H2O2全部分解放出的O2的体积；ⅴt表⽰反应⾄t时刻放出的O2的体积；则由（Ⅰ）式可看出：
定温定压下反应产⽣的O2的体积ⅴt与被消耗的H2O2的浓度成正⽐，⽽ⅴ∞则与H2O2的初始浓度成正⽐，且两者⽐例系数为定值，则：c。∝ⅴ∞；c∝（ⅴ∞-ⅴt）。
代⼊（Ⅵ）式可得：ln[（ⅴ∞-ⅴt）/ⅴ∞]=－kt （Ⅷ）→ln（ⅴ∞-ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞（Ⅸ）
（其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。
四、实验步骤
（1）组装仪器（实验室⼯作⼈员已经装好）。
（2）先⽤量筒量10mL蒸馏⽔和⽤吸量管吸取5mL 0.1mol·L-1KI溶液注⼊反应器的⼀室；再⽤另⼀⽀吸量管吸取5mL质量分数为2%的H2O2溶液于另⼀室。（注：此过程中各室的溶液都不能滴漏于另⼀边）。接着，盖好瓶塞，查漏。⽅法如下：
⽔准瓶装⼊⼀定量蒸馏⽔，旋转三同活塞，使体系与外界相通；⾼举⽔准瓶，使量⽓管的⽔平⾯达到0.00mL（即ⅴ０）刻度处，然后再旋转三通活塞，使体系与外界隔绝，⽔准瓶放回实验台⾯。2min内保持不变，则表⽰不漏⽓；否则，要找出原因，排除它。
（3）倾斜反应器，使KI溶液流⼊H2O2溶液中，⽴即开启秒表，混合溶液两室中反复转移3－4次，最后全部停留在⼀室，平稳且⼒度适中地摇匀。（注：反应器必须与量⽓管相通）
（4）每隔⼀定时间（⼤约产⽣3.00mLO2），分别读取量⽓管的读数和记下对应的时间，8－12组即可。（注：每次⽔准瓶的液⾯与量⽓管的液⾯保持在同⼀⽔平⽅可读数）
（5）反应器于55℃⽔浴中加热，⾄没⼩⽓泡产⽣（约为20min），取出反应器，冷却⾄原温，然后读数，⾄相邻读数的差值不超过0.02mL为⽌，记为ⅴ⽔浴。它与ⅴ０的差值即为ⅴ∞。
五、实验数据记录与处理1、室温26.0℃；⽓压 100.90Kpa ；ⅴ∞34.80mL
关于t、1/t、ⅴt、（ⅴ∞-ⅴt）和ln（ⅴ∞-ⅴt）的数据表：
2、以ⅴt对1/t作图，外推⾄1/t=0，得截距即为ⅴ∞。将其与实验值ⅴ∞⽐较，并简单讨论之。
讨论：
外推可得ⅴ∞=38.20 mL
⽽实验值为34.80mL；
由此可见外推得到的值⼤了⼀点，原因应该是后⾯记录的三个数值相对偏⼤了，⽽导致那段线段较陡，最终导致外推时也相对向上移动了较⼤的⼀段。3、以ln（ⅴ∞-ⅴt）对t作图，由直线的斜率计算反应速率常数k（作图求斜率时，取氧⽓析出15%～85%之间的点）。
解：
