过氧化氢的分解

实验过氧化氢的分解一、实验目的测定H2O2分解反应的速率系数和半衰期。2．熟悉一级反应的特点，了解温度和催化剂等因素对一级反应的影响3．学会用图解法求一级反应的速率系数。二、实验原理过氧化氢是很不稳定的化合物，在没有催化剂作用时也能分解，但分解速度很慢。但加入催化剂时能促使H2O2较快分解，分解反应按下式进行:(1)1(1)HO—H0+O22222在催化剂KI作用下，HO分解反应的机理为：22HO+KI—KIO+HO（慢） （2）2221KIO—KI+O （快） （3）22KI与H2O2生成了中间产物KIO，改变了反应的机理，使反应的活化能降低，反应加快。反应（2）较（3）慢得多，成为H2O2分解的控制步骤。H2O2分解反应速率表示为:dc(HO)22H2O2分解反应速率表示为:dc(HO)22dt反应速率方程为：dc(HO)22=k'dtc(HO)c(KI)22(4)KI在反应中不断再生，其浓度近似不变，这样（4）式可简化为:dc(HO)dc(HO) 22dt=kc(HO)22(5)其中，k=k'c（KI），k与催化剂浓度成正比。c由（5）式看出HO催化分解为一级反应，积分（5）式得：ln=-kt（6）22c0ln20.693一级反应半衰期ti2为:(7)式中：C0——H2O2的初始浓度；C——t时刻ln20.693一级反应半衰期ti2为:(7)可见一级反应的半衰期与起始浓度无关，与反应速率系数成反比。本实验通过测定HO221分解时放出O的体积来求反应速率系数k。从HO===HO+O中可看出在一定温度、一定222222压力下反应所产生O的体积V与消耗掉的HO浓度成正比，完全分解时放出O的体积V与2 2 2 2 gHO溶液初始浓度c成正比，其比例常数为定值，则c*V、c*（V-V）2 2 0 0 g 0 g

代入（6）式得：V-V代入（6）式得：V-Vln— =-kt改写成直线方程式：ln^(8)以ln（V-V）/[V]对七作图，得一直线，从斜率即可求出反应速率系数k。co三、仪器和药品仪器：磁力恒温搅拌器、温度测量控制仪药品：O.lmol/LKI溶液，1.294mol/LHO溶液22四、实验步骤1.4mol・L-iH2O2溶液的配置和标定。量取14ml3O%H2O2溶液与烧杯中，加蒸馏水86ml，混合均匀，装入塑料瓶中。其浓度大约为1.4mol•L-1移取上述溶液10ml于100ml容量瓶中，加水冲稀至刻度，混匀。再移取此溶液10ml于锥形瓶中，用量筒加入1Om^mo】・L-1H2S°4溶液，用O.^mo】’LTKMnq标准溶液滴定至淡红色为止，其滴定反应式如下：5HO+2MnO-+6H+=====2Mn2++5OT+8HO22422已知KMnO4溶液的浓度和滴定时所消耗KMnO4溶液的体积，可以计算出H2O2的浓度（重复滴定两次）将洗净烘干的锥形瓶按图20—1装好，检查是否漏气。水浴槽内放入自来水，调至室温，并维持恒定。取下锥形瓶，打开活塞8,将量气管水位调至0刻度处。移取5mlKI溶液和5ml蒸馏水于锥形瓶中，另外移取10mlHO溶液与小塑料瓶中，用镊子将小塑料瓶轻轻立于锥形22瓶中，塞紧塞子，移入水浴槽中。关闭活塞8，打开弹簧夹11,将量器管中的水放出5ml。开动电磁搅拌器，将锥形瓶中的塑料瓶摇倒，同时开动秒表记时。观察压力计，待压力计两边液面相平时，记下生成5ml氧气的时间。然后将量气管中的水再放出5ml，待压力计液面相平时，再记下时间。依次类推，直至放出50ml水为止。取下锥形瓶，打开活塞8，再将量气管水位调至0刻度处，移取10mlKI溶液与另一干净锥形瓶中，移取10mlH2O2溶液与小塑料瓶中，重复上述操作。将水浴温度分别升高3°C和6°C，并维持恒定。试剂用量同第一次实验，重复上述操作。用702P计算器进行数据处理。五、 关键操作及注意事项水浴槽温度应保持恒定，反应瓶移入水浴槽中需恒温10分钟后才能开始实验。搅拌速度要平稳适中，每次实验的搅拌速度尽量一致。六、 数据处理Vs的计算由HO分解反应方程式可知22

HOTHO+1O22222HOTHO+1O22222V=—0 2_2• s 2 p-po每分解出lmolO2需要2molHO，令HO的初始浓度为c0,实验用溶液的体积为V2222cV(HO)RT(HO),则可以用下式求出：V=——22• 22s2 p-p0式中：p——大气压p0——室温下的水饱和蒸气压。根据实验数据(V,t)以In(Vw-V/[V])对t作图，有直线斜