量气法测定过氧化氢催化分解.doc

文档介绍：量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数一实验目的测定H2O2分解反应的速率系数和级数,并了解一级反应的特点。二实验原理H2O2在没有催化剂存在时,分解反应进行得很慢,若用KI溶液为催化剂,则能加速其分解。22KI22O21OHOH+→该反应的机理是:第一步)(OHKIOKIOH222慢+→+第二步)(O21KIKIO2快+→由于第一步的反应速率比第二步慢得多,所以整个分解反应的速率取决于第一步。如果反应速率用单位时间内H2O2浓度的减少表示,则它与KI和H2O2的浓度成正比:ktc=−(2-40)式中c表示各物质的浓度(mol􀁸L−1),t为反应时间(s),为反应速率系数,它的大小仅决定于温度。2O在反应过程中作为催化剂的KI的浓度保持不变,令,则KI22OHck2O2H2O2H1ddcktc=−(2-41)式中k1为表观反应速率系数。此式表明,反应速率与H2O2浓度的一次方成正比,故称为一级反应。积分上式得:2Hk1k=∫∫=−t10ln−=(2-42)在一定温度与催化剂浓度下,k1为定值,所以对一级反应而言,c的值仅与t有关,而与反应物初始浓度无关。在H2O2催化分解过程中,t时刻H2O2的浓度ct可通过测量在相应的时间内反应放出的O2体积求得。因为分解反应中,放出O2的体积与已分解了的H2O2浓度成正比,其比例常数为定值。令V∞表示H2O2全部分解所放出的O2体积,Vt表示H2O2在t时刻放出的O2体积,则,∞∝Vc0)(ttVVc−∞∝将上面的关系式代入式(2-89),t10tlnln−=∞−∞=(2-43)∞+−=−∞VtkVVtln)ln(1若H2O2催化分解是一级反应,则以对t作图应得一直线。这种利用动力学方程的积分式来确定反应级数的方法称为积分法,从直线的斜率可求出表观反应速率系数k)ln(tVV−∞1。如求反应的表观活化能Ea,则通过测定不同温度下反应速率系数,根据阿仑尼乌斯(Arrhennius)经验方程:CTREk+−=1lna(2-44)以lnk对作图得一直线,从其斜率−REa即可求得表观活化能Ea。三仪器与试剂仪器:超级恒温槽,移液管(5mL),实验装置见图2-32。试剂:H2O2溶液(3%),KI溶液(􀁸L−1)。0ctT1四实验步骤图2-32H2O2分解测定装置1-反应管;2-搅拌子;3-水浴夹套;4-温度计;5-磁力搅拌器;6-三通活塞;7-双连球;8-橡皮滴头(内盛肥皂水);9-(见本书第五章§5-)±℃±℃。-32装好仪器。用双连球7通过三通活塞6向量气管鼓气,并压出皂膜润湿量气管内壁,以防止实验过程中皂膜破裂。%H2O2溶液5mL,将循环恒温水通入反应管外水浴夹套。􀁸L−1KI溶液5mL,放入恒温槽中恒温。,打开磁力搅拌器,调节搅拌速度,使搅拌子在反应管中转速恒定,并在量气管下部压出皂膜备用。,约1分钟后塞上反应管上的橡皮塞,同时旋转活塞6使放出的氧气进入量气管。任选一时刻作为反应起始时间,同时记下量气管中皂膜位置读数Z0,以后每隔1min记录一次读数Zt,共10次。