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过氧化氢的催化分解一、实验原理过氧化氢水溶液在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但在含有催化剂I –的中性溶液中，其分解速率大大加快，反应式为：2H 2O 2 == 2H 2O + O 2(g)反应机理为： H 2O 2 + I – → H 2O + IO – k 1 (慢) (1) H 2O 2 + IO – → H 2O + O 2(g) + I – k 2 (快) (2) 整个分解反应的速率由慢反应(1)决定，速率方程为： 22-22H O 1H O I dc k c c dt-=因反应(2)进行得很快且很完全，I –的浓度始终保持不变，故上式可写成： 2222H O H O dc kc dt-=式中，-1I k k c =，k 为表观反应速率常数。
将上式积分得 0lnc kt c= 此式表明，反应速率与H 2O 2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。
将上式积分得：01ln ln c t k c t +-=式中c 0、c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t 时刻的浓度。
反应半衰期为： 112/1693.02ln k k t ==设H 2O 2完全分解时放出O 2的体积为V ∞，反应t 时放出O 2的体积为V ， 则c 0∝V ∞，c ∝(V ∞ – V )，故 lnV kt V V ∞∞=-ln-V Vkt V ∞∞-= ln -+ln V V kt V ∞∞-=（）以ln(V ∞ – V )对t 作图应得一直线，从直线斜率(– k )即可求得H 2O 2分解反应的速率常数。
故实验需测定反应不同时刻O 2的体积V 及H 2O 2完全分解时O 2的体积V ∞。
V ∞可用下法之一求出。
(a) 加热法 在测定若干个V 数据后，将H 2O 2溶液加热至50~60 ℃ 约15 min ，可以认为H 2O 2已分解完全，待冷却至室温后，记下量气管的读数，即为V ∞。
(b) 浓度标定法 用KMnO 4标准溶液对H 2O 2原始浓度进行标定，O 2近似按理想气体处理，则有2222222H O H O O O O 2c V RT RT V n p p ∞⋅=⋅=⋅ 式中，2O p 为O 2的分压，是外界大气压与实验温度下水的饱和蒸气压之差。
过氧化氢分解反应速率常数实验报告目录1. 实验目的 (2)1.1 了解过氧化氢分解反应的基本原理 (2)1.2 学习使用不同方法测定化学反应的速率 (3)1.3 探究温度对过氧化氢分解反应速率的影响 (4)2. 实验原理 (5)2.1 过氧化氢分解反应的化学方程式 (6)2.2 计量学上的定义 (7)3. 实验材料与仪器 (7)3.1 材料列表 (8)3.1.1 过氧化氢溶液 (8)3.1.2 硫酸铁溶液 (9)3.1.3 碘化钾溶液 (10)3.1.4 蒸馏水 (10)3.1.5 反应容器 (11)3.1.6 计时器 (12)3.1.7 温度计 (13)3.1.8 滴定管 (14)3.1.9 过滤器 (14)3.1.10 试验台和其他辅助器材 (15)3.2 仪器设备 (16)3.2.1 温度控制器 (18)3.2.2 搅拌器 (19)3.2.3 通风橱 (20)3.2.4 安全设备 (21)4. 实验方法 (22)5. 实验数据记录与处理 (23)5.1 数据记录表格 (24)5.2 数据处理方法 (24)6. 实验结果与讨论 (25)6.1 反应速率随温度变化的情况 (25)6.2 实验结果的分析 (26)6.2.1 对实验结果的理论解释 (27)6.2.2 实验误差分析 (28)6.2.3 实验条件的优化建议 (30)1. 实验目的本实验旨在研究过氧化氢分解反应的速率常数，探究反应速率对温度、催化剂浓度等因素的影响。
通过改变实验条件，測定各个反应步骤的速率规律，并探讨过氧化氢分解反应的机理。
在这个过程中，我们将学习使用不同浓度过氧化氢溶液，控制不同的温度以及添加不同的催化剂来模拟实际的过氧化氢分解反应。
通过收集实验数据并进行计算，获得过氧化氢分解反应的速率常数，从而深入了解该反应的动力学特性。
1.1 了解过氧化氢分解反应的基本原理过氧化氢是一种常见的无机化合物，它在生物体系中可以起到生物信号分子或解毒剂的作用，同时在工业上也作为重要的氧化剂和漂白剂。
实验报告探究不同条件下过氧化氢的分解摘要：
本实验通过探究不同条件下过氧化氢的分解情况，分别实验了不同浓度、温度、催化剂和pH值对过氧化氢分解的影响。
通过测量分解速率和产物的氧气生成量，分析了实验结果，并对实验出现的问题进行了总结。
实验方法：
1. 实验设备：实验平台、水浴锅、酶标仪、分光光度计等。
2. 实验原料：过氧化氢试剂、催化剂、pH调节剂等。
3. 实验步骤：
（1）以不同浓度的过氧化氢试剂为反应物，在光照下进行分解反应，测量一定时间内产生的氧气体积，计算分解速率。
实验结果：
1.不同浓度下过氧化氢分解速率的变化情况：
当浓度在一定范围时，分解速率随着浓度增加而增加，说明浓度对过氧化氢的分解速率有影响。
催化剂对过氧化氢的分解速率有极大的影响，其中铁离子催化剂的作用最为明显。
随着pH值的升高，过氧化氢分解速率呈现出先上升后下降的趋势，当pH值在一定范围时，过氧化氢分解速率最大。
一级反应—过氧化氢分解一、实验目的1、熟悉一级反应的特点。
2、掌握静态量气法测定分解反应动力学参数的实验原理和方法。
3、测定过氧化氢水溶液在碘化钾催化剂的作用下分解反应的速率常数。
二、实验原理实验证明22O H 的分解反应为一级反应。
许多催化剂如光的作用、Pt Ag FeCl MnO KI 、、、、32等都能大大加快此反应的反应速率。
22O H 分解反应的化学方程式为：222221O O H O H +→本实验用KI 作为催化剂，按下列步骤进行反应：（快）（慢）22222121O KI KIO OH KIO KI O H k k +−→−+−→−+其中第一步基元反应为控速步骤。
因此，反应的速率方程可以表达为：]][[][221221KI O H k dtO H d r r =-== 由于反应过程中KI 不断再生，其浓度][KI 保持不变，上式可以简化为：][][22.22O H k dtO H d obs =-式中.obs k 称为表观速率常数。
将上式积分得：t k O H O H obs .02222][][ln-= （1）式中022][O H 为22O H 的初始浓度，][22O H 为反应时刻t 时的22O H 浓度。
在22O H 催化分解过程中，t 时刻22O H 的浓度][22O H 可以通过测定在相应时间内释放出的氧气体积得出。
因分解过程中，放出氧气的体积与分解了的22O H 浓度成正比，其比例常数为定值。
令∞V 表示22O H 全部分解释放出的氧气体积，t V 表示22O H 在t 时刻分解释放出的氧气体积，则∞∝V O H 022][，()t V V O H -∝∞][22，将该关系代入（1）式中得到：t k V V V O H O H obs t .02222ln ][][ln-=-=∞∞ （14-1）或∞∞+-=-V t k V V obs t ln )ln(. （14-2）如果以t V V t ~)ln(-∞作图得一直线，即可验证是一级反应，由直线的斜率可以求出.obs k 。
实验二 过氧化氢分解反应动力学一、实验目的：1．熟悉一级反应特点，了解反应物浓度、温度、催化剂等因素对一级反应速度的影响。
2．用静态法测定H 2O 2分解反应的速度常数和半衰期。
3．掌握量气技术，学会用图解计算法求出一级反应的速度常数。
二、实验原理：凡是反应速度只与反应浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。
实验证明，过氧化氢的反应机理为一级反应。
化学反应速度取决于反应物的浓度、温度、反应压力、催化剂、搅拌速度等许多因素。
过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。
许多催化剂如Pt 、Ag 、MnO 2、FeCl 3、碘化物等都能加速H 2O 2分解。
过氧化氢分解反应的化学计量式如下： H 2O 2(l) = H 2O(l) + 1/2O 2(g) 若以KI 为催化剂，在KI 作用下催化分解步骤为：KI(l) + H 2O 2(l) = KIO + H 2O(l) （慢） KIO = KI(l) + 1/2O 2(g)由于第一步的速率比第二步慢得多，所以，第一步为反应的控制步骤。
因而可以假定其反应的速率方程式为：-dc A /dt =k ’c KI c A式中，c A 为反应系统中反应到t 时刻H 2O 2浓度，因KI 在反应过程中浓度不变，故上式可简化为- dc A /dt = kc A （2.1） 式中k=k ’c KI , 将上式分离变量积分：当 t=0 时， C A =C 0 ； t=t 时， C A =C t ； 定积分式为：⎰⎰=-tC C t A Ak d t c dc 00（2.2）积分结果：0ln ln c kt c t +-= （2.3） 式是t c t ~ln 的直线方程。
反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中H 2O 2的浓度c t ，取得若干组c t 、t 的数据后，以lnc t 对t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k 。
在H 2O 2催化分解过程中t 时刻H 2O 2的浓度可通过测量相应的时间内分解放出的氧气的体积得出。
实验目的从实验结果获得反应物浓度、温度、催化剂对一级反应速率的影响；学会用图解法求出过氧化氢分解反应的速率常数k和活化能E a。
实验原理1.H2O2的分解反应，反应的催化剂，分解反应的级数；设某基元反应为：a A +b B + … → g G + h H反应速率方程可写为：= k [A]a[B]b式中，浓度项的指数a、b，…称为反应的各组分A，B，…的级数。
反应总的反应级数n 则是A和B的级数之和，即n = a + b +…当n=0时称零级反应，n=1时称一级反应，余类推。
n不一定都是正整数，它可以是分数，也可以是负数。
n的数值只能通过实验测得，不能从通常所写的计量方程中得。
思考题1纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体，熔点272.5K，沸点423K。
凝固点时固体密度为1.71g·cm-3，密度随温度升高而减小。
H2O2的缔合程度比H2O大，所以它的介电常数和沸点比水高。
过氧化氢分子中有一个过氧键—O—O—，每个氧原子上连接一个氢原子，两个氢原子像在半展开书本的两页纸上，氧原子在书的夹缝上那样，其中O—O—H角和O—O—H平面的角度都约为100°。
H2O2分子结构如下图所示，分子中的氧原子采取不等性sp3杂化。
纯H2O2比较稳定，若加热到426K便猛烈地发生分解:2H2O2(1) = H2O（l）+ O2(g)重金属离子Fe2+、Mn2+、Cu2+等对过氧化氢的分解有催化作用;H2O2在酸性和中性介质中较稳定，在碱性介质中易分解;用波长为320～380nm的光照射会使H2O2的分解速度加快，故H2O2应盛于棕色瓶中并放在阴凉处。
2.一级反应的速率方程表达式。
质量作用定律；凡是反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。
一般而论，设反应物B变为生成物P的反应是一级反应，即：B（反应物）→ P（生成物）可写出速率方程式中，速率常数k是单位浓度时的反应速率。
在一级反应中，k的量纲为时间-1。
过氧化氢分解一、 目的1．用测压法测定H 2O 2分解反应的速率常数和半衰期；2．熟悉一级反应的特点，了解反应浓度、温度和催化剂等因素对一级反应速率的影响。
二、 原理1．凡是反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应为一级反应。
H 2O 2的分解反应即属一级反应：H 2O 2=1/2 O 2+H 2O 其反应速率方程可写为：t A t A kc dtdc ,,-=-式中k 为反应速率常数，c A,t 为时间t 时的反应物浓度，积分得kt c c A tA -=0,,ln式中c A,0为反应开始时的初浓度。
以ln c A,t 对时间t 作图，可得一直线，其斜率为反应速率常数的负值-k ，截距为ln c A,0。
当c A,t =0.5 c A,0 时，则t 可用t 1/2表示，即反应的半衰期。
t 1/2 = ln2/k可见，在温度一定时，一级反应的半衰期与反应速率常数成正比，而与反应物的起始浓度无关。
2. 化学反应速率取决于许多因素，例如反应物浓度和压力、温度、催化剂、溶剂、酸碱度、光化反应的光强度、多相反应的分散度以及搅拌强度、微波、超声波、磁场等都可能对反应产生影响。
某些催化剂可以明显地加快反应速率，能加速分解H 2O 2的催化剂有Pt 、Ag 、MnO 2、CuO(多相催化剂)、Cu 2+、Fe 3+、Mn 2+、I - (均相催化剂)等。
3．动力学研究常通过间接测定与反应物或产物浓度呈一定数学关系的物理量随反应时间的变化来考察反应的速率和机理。
本实验采用测压法进行研究[1]，装置如图1。
（本次实验测定室温下的速率，未配套外循环恒温水浴装置）。
使H 2O 2分解反应在一个体积固定的体系内进行，反应过程放出的O 2将使系统内压强增加，通过与反应瓶相连的微压差测定仪跟踪压强增值随时间的变化研究反应的进程。
若p ∞表示H 2O 2全部分解时体系的最终压强增加值；p t 表示表示经反应时间t 后体系的压强增加值，由于恒温条件下有t O n ,2∝（c A,0- c A,t ）∝p t ，∞,2O n ∝c A,0 ∝p ∞，则速率方程的积分式亦可表示为：kt p p p t-=-∞∞ln以ln[(p ∞-p t )/Pa]对t 作图，由直线的斜率也可求得速率常数k 。
过氧化氢酶在不同条件下的分解实验方案比较过氧化氢在不同条件下的分解一．背景资料1. 过氧化氢在细胞中的作用：活细胞每时每刻都在进行着新陈代谢活动，为生物体各项生命活动的开展提供大量的物质和能量，但同时也产生了一些有害物质，例如，过氧化氢；它对细胞有很多危害，可引起遗传物质的改变，可加快细胞的衰老等2．相关知识化学反应活化能在一个化学反应体系中，任何一个分子要发生化学反应，都必须先被活化，即增加能量。
分子从常态跃迁到容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量，称为化学反应的活化能。
酶在化学反应中的作用本质酶是一种有机催化剂，与无机催化剂相比较，其主要作用是高效性，即在常温常压下能显著地降低化学反应所需要的活化能，从而促进化学反应高效地进行。
二．实验原理新鲜的肝脏中含有较多的过氧化氢酶，过氧化氢酶可以催化过氧化氢分解为水和氧气。
过氧化氢酶在不同的温度下催化效率不同。
FeCl3溶液中的Fe3+也对过氧化氢具有催化作用，但催化效率要低很多。
三. 活动目标1．进行比较过氧化氢在不同条件下分解的实验。
2．说出过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义。
四．实验设计和意义基于以上事实，本实验共设置了4组小实验（见下表）。
编号处理情况图示组别现象1号常温对照组过氧化氢的分解速率十分缓慢（难以观察到气泡的产生） 2号高温（90 ℃）水浴实验组过氧化氢分解速率加快，有大量小气泡产生3号常温，加入FeCl3溶液实验组与2号试管相比，有更多的气泡产生4号常温，加入过氧化氢酶溶液实验组 3号试管相比，气泡大并且产生的速率快说明：2号和1号的对照实验说明，温度升高有助于过氧化氢的分解，但细胞内不可能存在高温条件；3号、4号未经加热也有大量气泡产生，说明催化剂能降低化学反应的活化能，能加快化学反应的速率；4号和3号的实验现象相对比说明，在相同的常温条件下，酶的催化效率远远高于无机催化剂的催化效率由以上分析可知，酶在常温下催化效率很高。
过氧化氢分解的催化剂实验十五过氧化氢催化分解2.3 动力学部分实验十五过氧化氢催化分解1 目的要求(1) 测定过氧化氢分解的反应速度常数。
(2) 了解用体积法研究动力学的基本原理。
(3) 了解实验测定活化能E的原理和方法。
2 基本原理过氧化氢在没有催化剂时，分解反应进行得很慢，加入催化剂时能促进其分解。
过氧化氢分解的化学计量式如下：H2O2→H2O+1/2O2很多物质都能对这一反应起催化作用，如铂、银、铅、二氧化锰、三氯化铁以及三氯化铁和氯化铜的混合物等。
本实验是以三氯化铁和氯化铜混合物作催化剂，研究H2O2分解反应的动力学。
其中CuCl2是助催化剂，单独使用它，并不能催化该反应。
在本实验条件下，过氧化氢的分解是一级反应。
若以 a 表示H2O2的起始浓度，x表示在时刻t 时已经分解掉的H2O2的浓度，则所剩余的H2O2的浓度为(a-x)，于是有：dx=k1(a-x) dt积分上式：ln(a-x)= -k1t + lna 式中k1为反应速率常数，它的大小表征着反应速率的快慢。
lna为积分常数，可由t=0，x=0 这一边界条件得出。
在H2O2的催化分解中，t 时刻H2O2的浓度Ct 可通过测量在相应的时间内分解放出的氧气的体积得出。
因分解过程中放出氧气的体积与分解了的H2O2的浓度成正比，其比例常数为定值。
.令V∞ 表示H2O2全部分解放出的氧气体积，Vt 表示H2O2在t 时刻分解放出的氧气的体积，则：C0 ∝V∞；Ct∝(V∞-Vt )式中，C0、Ct 分别代表H2O2在t = 0 和t =t 时的浓度。
将上面关系式代入一级反应速率方程的定积分表达式，则有：lgCtV-Vtkt =lg∝=-1C0V∝2.303或者lg(V∞-Vt) = - k1t/2.303 + lgV∞ ,根据上式，如果以lg(V∞-Vt)对t作图得一直线，即可验证该反应是一级反应。
此时由直线的斜率可求出反应速率常数k1。
V∞可由两种方法得出：(1) 实验得出。
对H2O2催化分解反应实验的改进杨敏【摘要】对H2O2催化分解反应催化剂加入方法进行了分析,提出改进建议.实践证明所提出的方法操作方便,计量准确,可提高实验精度.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2003(018)006【总页数】3页(P41-43)【关键词】过氧化氢;催化分解;化学实验;催化剂【作者】杨敏【作者单位】北京化工大学材料学院2001级,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】O6-31 简介过氧化氢催化分解反应的反应方程式为：反应为一级反应，根据一级反应的特点，并用Vt，V∞分别表示t时刻、反应进行完全时系统氧气的体积，有：显然，氧气体积测量的准确程度直接影响实验结果。
资料介绍的量气方法共有两种，一种是用皂膜流量计[1,2]，另一种是用量气管[3,4,5]。
两种方法都可得到满意的结果，但催化剂的加入方式会给实验带来较大误差。
2 问题的提出文献[1](装置如图1)使用的催化剂加料方式为：“用移液管取0.1000mol·L-1KI溶液10mL装入反应管1中，放入搅拌子，开始搅拌预热5min后，停止搅拌。
然后加入3%H2O2溶液10mL，旋紧胶塞，防止分解的O2漏出……。
”实际上，这样操作，在H2O2加入后与旋紧胶塞前，已经有分解的O2漏掉了，必然影响到实验结果。
图1 过氧化氢分解实验装置(1)图2 过氧化氢分解实验装置(2)文献[4](装置如图2)的操作方式为:“……移取5mL KI溶液和5mL蒸馏水于锥形瓶中，另外移取10mL H2O2溶液于小塑料瓶中，并放入一个搅拌子，用镊子将小塑料瓶轻轻立于锥形瓶中，在锥形瓶口套上铅套，塞紧塞子，移入水浴槽中。
……开动电动搅拌，将锥形瓶中的塑料瓶摇倒…… ”。
这样的实验步骤，除了操作困难(将小塑料瓶轻轻立于锥形瓶中)和摇倒塑料瓶易造成塞子漏气外，在摇倒塑料瓶后，瓶中的H2O2能否很快流出与KI溶液混合也值得讨论。
文献[5](装置如图3所示)的操作方式与文献[6]相同，当使用的催化剂是液体时，在催化剂托盘上放一个小瓶，将液体催化剂放在小瓶中，准备工作做好后，将小瓶摇倒。
h2o2催化分解速率常数的测定及实验条件考察
h2o2催化分解速率常数的测定是一个相对复杂的实验过程，近年来因其对促
进药物分解、有机物氧化反应以及氯气降解等环境保护领域所具有的巨大意义，受到高校研究者和学者们的普遍关注。
h2o2催化分解速率常数的测定实验，首先需准备h2o2、Fe2+及I-这三种原料，若将有关皂化剂逐渐加入，则记录目标反应的发生，其次，可以确定其反应的各个条件，如反应温度、反应溶液的容量以及h2o2的浓度等，然后，利用h2co3及邻
苯二甲酸盐的一定量，将Fe2+的体积浓度稳定，同时测量h2o2的分解速率。
根据
实验结果，可以计算出h2o2催化分解的速率常数，该方法已成为目前研究h2o2催化分解速率常数的主流方法。
总之，h2o2催化分解速率常数的测定实验要求实验室蒙受良好的空气环境，
实验室应设立有专用的通风控制设备，保证实验的准确性；实验温度通常可在室温以下20℃以上60℃之间，以确保分解反应的正常进行；除此之外，反应前应配制
好计量为比例的反应溶液，以便稳定反应处于驱动状态。
只有在这些实验条件下，才能精确测定出h2o2催化分解速率常数，为理解并深入研究h2o2催化分解反应提供可靠依据。
过氧化氢分解速率与活化能的测定一 、实验目的1、学会用图解法求出过氧化氢分解反应的速率常数 k 和活化能 E a ；2、熟悉一级反应的特点，从实验结果获得反应物浓度、温度、催化剂对一级反应速率的影响。
二、实验原理H 2O 2在较低温度和高纯度时比较稳定，在酸性和中性介质中稳定，在碱性介质中易分解。
若加热到426K 以上，或有金属离子Fe 3+、Mn 2+、Cu 2+、Cr 3+等存在时都能大大加速H 2O 2的分解。
用波长为320～380 nm 的光照射也会促进H 2O 2的分解：2H 2O 2(1) = H 2O(l) + O 2(g)实验证明过氧化氢的分解反应为一级反应。
因此，H 2O 2浓度随时间变化的关系如下：22220lg[H O ]lg[H O ] 2.303kt=-（1） 本实验在恒温下，以Fe 3+作催化剂促进H 2O 2的分解。
每隔一定时间取出一定量的H 2O 2，用酸抑制其分解后，以Mn 2+为催化剂，用KMnO 4标准溶液滴定，滴定反应方程式如下：2MnO 4- + 6H + + 5H 2O 2 = 2Mn 2+ + 5O 2↑ + 8H 2O滴定至终点时，稍过量的KMnO 4使溶液呈微红色，且10s 不褪色。
根据滴定反应中H 2O 2与KMnO 4的计量关系，可求得溶液中H 2O 2的浓度：44224225(KMnO )(KMnO )(H O )(KMnO )2(H O )c V c V V ==⨯常数 （2）将（2）式代入（1）式，合并常数项与lg[H 2O 2]0为A 得：4lg (KMnO ) 2.303ktV A =-从上式可知，以lg V (KMnO 4)对t 作图，所得直线的斜率为-k /2.303，因此从斜率可求得在温度T 时H 2O 2分解反应的速率常数k 。
通过上述方法，在一定温度范围内，求得不同温度下H 2O 2分解反应的速率常数k ，再根据阿仑尼乌斯经验公式：lg 2.303aE k BRT =-+以lg k 对1/T 作图，所得直线的斜率为-E a /2.303R ，从直线的斜率可求出H 2O 2分解反应的活化能E a。
实验名称：探究过氧化氢分解速率的影响因素实验日期：2023年3月15日实验地点：化学实验室实验目的：1. 探究过氧化氢分解速率的影响因素。
2. 分析不同条件下过氧化氢分解速率的变化规律。
实验原理：过氧化氢（H2O2）在催化剂的作用下可以分解成水和氧气，反应方程式为：2H2O2 → 2H2O + O2↑。
本实验通过改变催化剂的种类、浓度、温度以及过氧化氢的浓度，观察氧气产生速率的变化，从而分析影响过氧化氢分解速率的因素。
实验材料：1. 过氧化氢溶液（30%）2. 催化剂：FeCl3溶液、MnO2粉末、K2Cr2O7粉末3. 温度计4. 秒表5. 水浴锅6. 量筒7. 试管8. 烧杯9. 滴管实验步骤：1. 准备实验材料，将过氧化氢溶液、不同催化剂以及实验器材分别置于实验台上。
2. 将30%的过氧化氢溶液分别加入三支试管中，每支试管中加入10ml。
3. 在第一支试管中加入1ml 0.1mol/L的FeCl3溶液作为催化剂，记录氧气产生速率。
4. 在第二支试管中加入1g MnO2粉末作为催化剂，记录氧气产生速率。
5. 在第三支试管中加入1g K2Cr2O7粉末作为催化剂，记录氧气产生速率。
6. 将三支试管放入水浴锅中，分别调整水浴温度为25℃、35℃、45℃，记录氧气产生速率。
7. 将过氧化氢溶液的浓度分别调整为15%、20%、25%，重复以上步骤，记录氧气产生速率。
实验结果：1. 不同催化剂对过氧化氢分解速率的影响：- FeCl3溶液：氧气产生速率较快。
- MnO2粉末：氧气产生速率较慢。
- K2Cr2O7粉末：氧气产生速率较快。
2. 不同温度对过氧化氢分解速率的影响：- 25℃：氧气产生速率较慢。
- 35℃：氧气产生速率较快。
- 45℃：氧气产生速率最快。
3. 不同过氧化氢浓度对分解速率的影响：- 15%：氧气产生速率较慢。
- 20%：氧气产生速率较快。
- 25%：氧气产生速率最快。
实验分析：1. 催化剂对过氧化氢分解速率的影响：FeCl3溶液和K2Cr2O7粉末对过氧化氢分解速率的影响较大，MnO2粉末的影响较小。
实验二 过氧化氢分解反应动力学
一、实验目的：
1．熟悉一级反应特点，了解反应物浓度、温度、催化剂等因素对一级反应速度的影响。
2．用静态法测定H 2O 2分解反应的速度常数和半衰期。
3．掌握量气技术，学会用图解计算法求出一级反应的速度常数。
二、实验原理：
凡是反应速度只与反应浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。
实验证明，过氧化氢的反应机理为一级反应。
化学反应速度取决于反应物的浓度、温度、反应压力、催化剂、搅拌速度等许多因素。
过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。
许多催化剂如Pt 、Ag 、MnO 2、FeCl 3、碘化物等都能加速H 2O 2分解。
过氧化氢分解反应的化学计量式如下： H 2O 2(l) = H 2O(l) + 1/2O 2(g) 若以KI 为催化剂，在KI 作用下催化分解步骤为：
KI(l) + H 2O 2(l) = KIO + H 2O(l) （慢） KIO = KI(l) + 1/2O 2(g)
由于第一步的速率比第二步慢得多，所以，第一步为反应的控制步骤。
因而可以假定其反应的速率方程式为：
-dc A /dt =k ’c KI c A
式中，c A 为反应系统中反应到t 时刻H 2O 2浓度，因KI 在反应过程中浓度不变，故上式可简化为
- dc A /dt = kc A （2.1） 式中k=k ’c KI , 将上式分离变量积分：
当 t=0 时， C A =C 0 ； t=t 时， C A =C t ； 定积分式为：
⎰
⎰=-t
C C t A A
k d t c dc 00
（2.2）
积分结果：
0ln ln c kt c t +-= （2.3） 式是t c t ~ln 的直线方程。
反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中H 2O 2的浓度c t ，取得若干组c t 、t 的数据后，以lnc t 对t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k 。
在H 2O 2催化分解过程中t 时刻H 2O 2的浓度可通过测量相应的时间内分解放出的氧气的体积得出。
放出的氧气的体积与分解了的H 2O 2的量成正比，其比例系数为定值。
令V f 表示H 2O 2全部分解放出的氧气的体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻分解放出的氧气体积，则： f O H O O H V RTV P V n c ⋅=
=
2
2
002222 ; ()t f O H O O H t t t V V RTV P V n n c c c -⋅=-=
-=2
2'
0'02222 c o ∝V f ， c t ∝ （V f －V t ）
将上述关系代入（14.3）式，得：
ln （V f －V t ）= - kt + ln V f (2.4) 如果以ln （V f －V t ）对t 作图得一直线，即验证是一级反应；由直线斜率m 可求出速率常数k ，m = - k 。
(2.4)为ln （V f －V t ）～ t 的直线方程，式中V f 为H 2O 2全部分解放出的氧气体积，反应温度及KI 浓度一定时，它不随时间改变。
实验过程中只需要测定反应进行的不同时刻t 时H 2O 2分解放出的氧气体积V t (若干个数据)和反应终了时H 2O 2全部分解放出的氧气体积V f （一个数据），以ln （V f －V t ）对t 作图得一直线，直线斜率为－k ，用作图法可求出反应速率常数k 。
V f 可采用下面两种方法来求得：
（a ）外推法：以1/t 为横坐标，对V t 作图，将直线外推至1/t =0，其截距即V f 。
（b ）加热法：在测定若干个V t 数据后，将H 2O 2加热至50—60℃约15分钟，可认为H 2O 2已基本分解完毕，待溶液冷却到实验温度时，读出量气管读数即为V f ，同学们可自择二者之一，与滴定结果作对照。
当02
1
c c t =时，t 可用t 1/2表示，即为反应的半衰期.
由（2.3）式变换得：
kt c c t
-=0
ln
（2.5）
k
k t 693
.02ln 2
1=
=
（2.6） 从式（2.6）可见，在温度一定时，一级反应的半衰期应与反应的速度常数成反比，而与反应物的初始浓度无关。
三、仪器和药品：
1. 仪器：H 2O 2分解速率测定装置；滴定管；秒表；移液管（5、10、20ml ）；锥形瓶（150、250ml ）。
2. 药品：H 2O 2溶液（现配，质量分数为2%）；KI 固体；H 2SO 4溶液（
3.0mol/L ） KMnO 4标准溶液（0.05mol/L ）。
四、实验步骤：（浓度不用标定，直接按质量分数2%换算成摩尔浓度） (一) 配制试剂；
(二) 按图2-1安装好实验装置； (三) 测量过程；
1. 试漏：将水准球内加水，2/3容积为准，使水位与量气管满刻度处齐平。
（打开三通活塞，使大气与量气管相通）。
与此同时调节恒温槽温度。
2. 调节恒温槽温度：在1000ml 烧杯中加入250ml 水，水温控制在25℃左右并使在实验中能够基本恒定。
烧杯放在搅拌器座上。
夹好测温用温度计。
3. 用移液管移取己恒温至25℃的10ml 水放入洁净干燥的锥形瓶中，再移取10ml 已恒温到同样温度的H 2O 2 注入到锥形瓶中。
将已准确称量好的KI 试剂 0.160克小心放在液面上勿使KI 与液面接触，最后塞好橡皮塞，进行试漏。
4. 把锥形瓶小心的放入恒温槽，将三通活塞 4 旋与大气、量气管都相通，举高水准球使量气管充满水，然后再旋活塞 4 切断与大气的通路，但仍使系统内部联通，将水准瓶放到最低位置，若量气管中水位在2分钟内保持不变，说明系统不漏气，可以进行分解反应。
5. 旋动三通活塞与大气相通，使水面在量气管的顶部刻度处，然后切断大气通路，打开搅拌器开关，同时记下时间，此时KI 容器倾倒，KI 溶于H 2O 2溶液中，分解反应开始，当O 2开始释放出后应随时保持水准瓶和量气管液面在一水平线
上。
定时（每1.0分钟或30秒）读出量气管中气体体积（或定体积地读出反应时间，每5mL读一次）。
直到量气管中O2体积超过50mL。
6. 选用加热求V f时，接通电源使水浴升温，温度可达到50℃，一刻钟后从水浴中移出反应瓶，冷却至室温后读出量气管读数V和T（k），记下当时的大气压力，
图2-1 H2O2分解速率测定装置（在注入溶液前先将搅拌子放入锥形瓶中）。
1-磁力搅拌器；2-锥形瓶；3-橡皮塞；4-三通活塞；5-量气管；6-水准瓶
五、数据记录和处理
1. 数据记录：
时间/min O2气体体积
V t/ml
2
4
6
8
10
……
32
2．根据H 2O 2的初始浓度计算V f ，列出t 、V t 、（V f -V t ）及ln(V f -V t )表。
根据
T/min V t /ml V f -V t /ml
ln(V f -V t )
0 2 4 6 8
10
12 14 16 18 (32)
3．以ln(V f -V t )对t 作图，求出曲线斜率及k 。
计算反应的半衰期t 1/2。
六、思考题
1、读取氧气体积时，为什么量气管与水准瓶中水面要处于同一水平面？ 答：反应开始前量气管里水面所受的压力与水准瓶水面所受的压力是一样的，都是P 。
反应开始后，由于氧气的产生，水面所受的压力增大而降低。
读取氧气体积时，使量气管及水准瓶中水面处于同一水平面，就是继续保持两边液面上的压力相等，这样测出来的气体体积才是当时大气压下的体积。
22222
2H O H O f O C V RT V P ⋅=⋅
附录：标准溶液的配制与标定
1. 0.05mol/L KMnO 4的配制：称取14g KMnO 4（分析纯）于烧杯中，分次溶解（可加热）
稀释至2000ml ，放在暗处，2—3天后标定。
2. 3mol/L H 2SO 4 的配制：先量取833mlH 2O 于瓶中，慢慢倒入16.7mlH 2SO 4（浓）。
3. 2% H 2O 2 ：将60ml 34% H 2O 2 稀释至1000ml 。
4. KMnO 4 标准溶液的标定：称取0.12—0.19g 草酸（准确至小数点后四位）于250ml 的锥形瓶中，加蒸馏水33.3ml ，加3mol/L H 2SO 4 6.7ml ，加热至80—90℃，取下，加3mol/L H 2SO 4溶液2滴，趁热用KMnO 4滴至粉红终点时溶液温度应在60℃以上（颜色在一分钟内不消失）。
G (g):称取草酸的质量； V （ml ）：消耗KMnO 4溶液的体积。
V
G
C KMnO 17.34。
