催化分解速率常数测定

1、 实验八 催化分解速率常数测定一、实验目的1.测定H2O2催化分解的反应速率常数。2.了解一级反应的特征。二、实验原理过氧化氢是不稳定的化合物，易于分解。但是在没有催化剂存在时，分解速率较慢。H2O2的分解化学计量式为：若以溶液为催化剂，则可加速其分解。其反应机理是：第一步：（慢）第二步：（快）由此看来，与H2O2生成中间化合物，改变了反应路径，降低了反应活化能，而使反应加快。由于反应过程中不断再生，其浓度不变，故起到催化剂的作用。因第二步比第一步速度快得多，故反应速度取决于第一步，即第一步控制整个反应过程的快慢。H2O2的分解反应速率方程表示为： (1)式中：各物质的浓度mol·d

2、m-3； 反应时间； 反应速率常数，其值仅决定于温度。由于反应过程中的浓度不变，所以可将C(KI)与合并为新的常数，用表示，有k=C(KI)，则上式可简化为： (2)式中为表观反应速率常数。因此为时间-1。由上式可以看出，反应速率与反应物浓度的一次方成正比，故H2O2的催化分解为一级反应。且表观反应速率常数是随温度和浓度变化而变化的。式(2)积分后可得： (3)式中C0H2O2的初始浓度； Ct时刻的H2O2浓度。在一定温度，压力下，反应所产生的O2的体积Vt与消耗的H2O2浓度成正比。完全分解时放出的O2体积V的与H2O2的初始浓度C0成正比。利用这一关系，可以用反应中O2的体积Vt的变化代

3、替H2O2浓度Ct的变化。因为： (4) (5)式中：f比例系数将上面两式(4)和(5)代入积分后的速率方程(3)中，可得： 或 (6)以ln(VV)对作图，可得到一条直线，并由斜率得出表观速率常数值。但由于测定V比较麻烦，且不易准确，设法用其它方法代之：由起始以某时间间隔（1分钟）连续测量数组析出O2的体积数据Vt，当反应进行到任一指定时刻，用为起始点，用相同的时间间隔测量另一组析出O2的体积数据 Vt，代入速率方程： (7)令，代入(6)和(7)式有：将上式的对数去掉 (8) (9)用(9)式减去(8)得： 令则：两边取对数： (10)以对作图，可得出一直线，由直线斜率可求出值。三、仪器和

4、药品电磁搅拌器一台；量气管、水准管各一支；移液管2支，0.5% H2O2；0.5mol·dm-3KI溶液；锥形瓶。四、实验步骤1.按下图安装好仪器。2.检查系统是否漏气；提高水准管，使液面升高，然后固定水准管，如果量气管的液面保持不变，可以认为系统不漏气。3.用移液管量取的H2O2溶液注入锥形瓶中，再取溶液注入锥形瓶，开动电磁搅拌器，调节适当速度，当反应进行2分钟左右时，塞紧胶塞，以此作为起始时间，即。以后，每隔1分钟读取量气管上的读数。（注意：读数时应将水准管取下，将两管液面对齐），一直到8分钟，共记录8个O2的体积Vt数据。隔一分钟后，以此时作为第二个起始点，于第10分钟、第11分钟第17分钟再记录第二套O2体积Vt。测量完毕，倒出溶液，关掉搅拌器电源。五、数据记录与处理1.按下表记录实验数据。2.用ln(VtV)对作图。3.由直线斜率计算值k=斜率。日期： 室温： 气压：12345678六、思考题1.计数时为什么要