实验十五过氧化氢催化分解

1、或者lg(V/Vt)=-k1t/2.303+lgVg口,或者lg(V/Vt)=-k1t/2.303+lgVg口,2.3动力学部分实验十五口过氧化氢催化分解D1目的要求测定过氧化氢分解的反应速度常数。了解用体积法研究动力学的基本原理。了解实验测定活化能E的原理和方法。口2基本原理D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口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

2、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，贝I所剩余的H2O2的浓度为(a-x),于是有：dx二k(ax)dti积分上式：ln(a-x)=-k1t+lna式中心为反应速率常数，它的大小表征着反应速率的快慢。Ina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，匕表示H2O2

3、在t时刻分解放出的氧气的体积，贝I：22t22C0C严匕弋口)口式中，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，贝有：VV=临飞kt12.303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k。口V可由两种方法得出：口GO实验得出。公式算出：口计算公式如下：按H2O2分解反应的化学计量式，lmolH2O2放出l/2molO2。在酸性溶液中以KMnO4标准溶液滴定H2O2溶液，则等于：5=MH2O2口V日2。2小珈口(m3)口式中：MH2o2口H2O2的起始摩尔浓度molL1

4、；VH2O2口H2O2溶液的体积(m3)；p口氧气的分压，即大气压减去实验温度下水的饱和蒸气压(Pa)；T实验的热力学温度(K)；RD气体常数，取8.314JK-imol-i。由于这种方法需用KMnO4滴定H2O2的浓度，比较麻烦，所以一般都用实验法直接获得。如果我们改变分解反应的温度，求得不同温度下的反应速率常数，则根据阿仑尼乌斯公式，有：dlnkEdTRT2积分后可知，若以lnk对1/T作图，由斜率则可求得在该反应温度范围内的平均活化能。体积法是研究化学反应动力学的基本方法之一。只要反应过程中体系的体积发生明显的变化，一般都可用这种方法研究该反应的动力学。口3仪器试剂恒温槽1套；秒表1只；

5、混合液O.OSmolLFeCt-O.OOSmolLQuCrO/moLLJHCl；0.2mol单。?口4实验步骤D实验装置图如图2.15.1所示。实验前需检查测量系统是否漏气，为此，打开活塞A,拔开塞子B,提高水准瓶C,使量气管D内的水面升至上部，关闭活塞A,把水准瓶放在桌面上。塞紧塞子B,打开活塞A,任水面自由下落，若降至某一位置保持静止，则证明系统不漏气，即可开始实验。拔开塞子B,打开活塞A,提高水准瓶C,使D管内的水平面升至量气管0刻度以上，关闭A。再调节A,使D管内的水面恰在刻度0的位置。移取20mLH2O2溶液注入B,加入10mL混合液，随即把塞子塞紧。此时H2O2已开始分解，不断调节

6、活塞A,使量气管内两壁的水面保持相同，当气体放出速度趋于稳定后(约10min),记下D管内水平面的刻度，同时打开秒表,每5min记录一次D管内水面的位置。记录8个10个数据。为得到H2O2全部分解后的体积V,将测得8个10个匕后的试管瓶放在80C水浴中加热，22旳t并不断摇动，待反应管内不再有气泡放出为止。取出反应管，仍放回原恒温槽内恒温后，读取量气管内水面刻度，即V数值。图2.15.1过氧化氢分解装置本实验可用来求H2O2分解反应的活化能，改变反应温度，分别测定25C、30C、35C、40C等温度下的速率常数，方法同上。5D数据处理(1)可按下列格式记录实验数据。室温：大气压：口恒温槽温度：V=时间t/min体积口匕/mL匕-匕/mL仗(匕-匕)-(2)以1g(Vg-Vt)为纵坐标，时间t为横坐标作1g(V-Vt)t口图。由直线斜率计算分解反应的速率常数口k/min-i口。口6注重事项口(1)气体的体积受温度和压力影响较大，在实验中要保证所测得的匕和V都是在相同的温度t