过氧化氢的催化分解实验报告.doc

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+O2(1),则其速度方程应是: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-(具体用KI)作为催化剂。由于反应在均匀相(溶液)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-(A)H2O2+IO-→H2O+O2(B)则因及其总反应速度为上两式之和,即: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–最后得:若反应(A)的速度慢于反应(B),则整个反应速度决定于反应(A),因而可假定其速度方程式,即为:从而亦可简化为:式(3)表示,H2O2的分解反应为一级反应。尽管k会因CI–而变,但对H2O2分解来说,则仍是一级反应。=-kt+lnC0H2O2(4)上式中C0H2O2是反应开始时H2O2的浓度(摩尔/升)公式(4)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∞(Vf-Vt)代入(4)式,得:ln(Vf-Vt)=-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液滴定H2O2,求出CH2O2,就可由下式算出Vf: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(K)Vf亦可采用下面两种方法来求得:(a)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。(b)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(4)得上式表示: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。三、仪器和药品::H2O2分解速率测定装置;滴定管;秒表;移液管(5、10、20ml);锥形瓶(150、250ml)。:H2O2溶液(质量分数为2%);KI溶液(