过氧化氢的催化分解实验报告.docx

过氧化氢的催化分解实验报告过氧化氢的催化分解一、实验目的: 。 ,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。 ,学会用图解计算法求出一级反应的速度常数。二、实验原理: ,称为一级反应,实验证明H2O2的分解反应如下: 2H2O2→2H2O+,则其速度方程应是: ? dCH2O2 dt ?kCH2O2 (2) 式中:CH2O2—时间t时的H2O2浓度;k—反应速度常数。 ,如反应物浓度、搅拌速度、反应压力、温度、催化剂等等。某些催化剂可以明显的加速H2O2的分解,它们有Pt、Ag、MnO2、FeCl3、碘化物。本实验用I-作为催化剂。由于反应在均匀相中进行,故称为均相催化反应。设该反应为一级反应,且按下列式进行: H2O2+I-→H2O+IO- H2O2+IO-→H2O+O2则因 d?CH2O2???A?kC·?AI?CH2O2 及dt d?CH2O2???B?kC·?BIO?CH2O2 dt 其总反应速度为上两式之和,即: ? dCH2O2 dt ?? A ?? dCH2O2 dt ?? B ? dCH2O2 dt ??kACI??kBCIO??CH2O2 则kACI-=kBCIO- 亦即反应速度应为: 由于催化剂在反应前后的浓度是不变的,CI-或CIO-就可视为常数,令k=2kACI-=2kBCIO– dCH2O2 ??2kACI??CH2O2?2kBCIO?CH2O2 dt 最后得: ? dCH2O2 dt ?kCH2O2 (3) 若反应的速度慢于反应,则整个反应速度决定于反应,因而可假定其速度方程式,即为: dCH2O2 ??kACI??CH2O2 dt 从而亦可简化为:? 式表示,H2O2的分解反应为一级反应。 dCH2O2 dt ?kACI??CH2O2 dt 尽管k会因CI–而变,但对H2O2分解来说,则仍是一级反应。 lnCH2O2=-kt+lnC0H2O2 上式中C0H2O2是反应开始时H2O2的浓度公式为直线方程,故我们若以lnCH2O2对时间作图而得一直线时,则可验证反应为一级反应。该直线之斜率为-k,截距为lnCH2O2。 ,比例常数为定值,故在相应时间内分解放出氧的体积即可得出时刻t的H202浓度。令Vf表示H2O2全部分解时产生的O2气体体积。Vt表示在t时刻分解所放出的O2气体体积,则显然 C0H2O2∞VfCH2O2∞代入式,得: ln=-kt+lnVf(5) Vf可由H2O2的体积及浓度算出。标定CH2O2之方法如下:按其分解反应的化学方程式可知一摩尔H2O2放出1/2摩尔O2,在酸性溶液中以高锰酸钾标准溶? dCH2O2 ?kCH2O2 (3) 液滴定H2O2,求出CH2O2,就可由下式算出Vf: CKMnO4?VKMnO45 C??H2O2 VH2O22 CHO?VH2O2RT (7)Vf?22? 2PO2 PO2—氧分压即大气压减去实验温度下水的饱和蒸汽压。T—即量气管的温度Vf亦可采用下面两种方法来求得: 外推法:以1/t为横坐标,对Vt作图,将直线外推至1/t=0,其截距即Vf。加热法:在测定若干个Vt数据后,将H2O2加热至50—60℃约15分钟,可认为H2O2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Vf,同学们可自择二者之一,与滴定结果作对照。 =1/2C0H2O2时,t可用t1/2表示,称为反应半衰期,代入式得(8)? kk 上式表示:当温度一定时,一级反应的半衰期与反应速度常数成反比,与反应初浓度无关。 t1/2? 三、仪器和药品: :H2O2分解速率测定装置;滴定管;秒表;移液管;锥形瓶。:H2O2溶液;KI溶液;H2SO4溶液KMnO4标准溶液。四、实验步骤: -1所示装置中,将水准球内加水,使水位与量气管满刻度处齐平。。与此同时调节恒温槽温度。: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。 ℃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H2O2注入到锥形瓶中。将已准确称量好的KI试剂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。,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