過氧化氫的分解

實驗過氧化氫的分解一、實驗?zāi)康臏y定H2O2分解反應(yīng)的速率系數(shù)和半衰期。2．熟悉一級反應(yīng)的特點，了解溫度和催化劑等因素對一級反應(yīng)的影響3．學(xué)會用圖解法求一級反應(yīng)的速率系數(shù)。二、實驗原理過氧化氫是很不穩(wěn)定的化合物，在沒有催化劑作用時也能分解，但分解速度很慢。但加入催化劑時能促使H2O2較快分解，分解反應(yīng)按下式進(jìn)行:(1)1(1)HO—H0+O22222在催化劑KI作用下，HO分解反應(yīng)的機理為：22HO+KI—KIO+HO（慢） （2）2221KIO—KI+O （快） （3）22KI與H2O2生成了中間產(chǎn)物KIO，改變了反應(yīng)的機理，使反應(yīng)的活化能降低，反應(yīng)加快。反應(yīng)（2）較（3）慢得多，成為H2O2分解的控制步驟。H2O2分解反應(yīng)速率表示為:dc(HO)22H2O2分解反應(yīng)速率表示為:dc(HO)22dt反應(yīng)速率方程為：dc(HO)22=k'dtc(HO)c(KI)22(4)KI在反應(yīng)中不斷再生，其濃度近似不變，這樣（4）式可簡化為:dc(HO)dc(HO) 22dt=kc(HO)22(5)其中，k=k'c（KI），k與催化劑濃度成正比。c由（5）式看出HO催化分解為一級反應(yīng)，積分（5）式得：ln=-kt（6）22c0ln20.693一級反應(yīng)半衰期ti2為:(7)式中：C0——H2O2的初始濃度；C——t時刻ln20.693一級反應(yīng)半衰期ti2為:(7)可見一級反應(yīng)的半衰期與起始濃度無關(guān)，與反應(yīng)速率系數(shù)成反比。本實驗通過測定HO221分解時放出O的體積來求反應(yīng)速率系數(shù)k。從HO===HO+O中可看出在一定溫度、一定222222壓力下反應(yīng)所產(chǎn)生O的體積V與消耗掉的HO濃度成正比，完全分解時放出O的體積V與2 2 2 2 gHO溶液初始濃度c成正比，其比例常數(shù)為定值，則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改寫成直線方程式：ln^(8)以ln（V-V）/[V]對七作圖，得一直線，從斜率即可求出反應(yīng)速率系數(shù)k。co三、儀器和藥品儀器：磁力恒溫攪拌器、溫度測量控制儀藥品：O.lmol/LKI溶液，1.294mol/LHO溶液22四、實驗步驟1.4mol?L-iH2O2溶液的配置和標(biāo)定。量取14ml3O%H2O2溶液與燒杯中，加蒸餾水86ml，混合均勻，裝入塑料瓶中。其濃度大約為1.4mol?L-1移取上述溶液10ml于100ml容量瓶中，加水沖稀至刻度，混勻。再移取此溶液10ml于錐形瓶中，用量筒加入1Om^mo】?L-1H2S°4溶液，用O.^mo】’LTKMnq標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡紅色為止，其滴定反應(yīng)式如下：5HO+2MnO-+6H+=====2Mn2++5OT+8HO22422已知KMnO4溶液的濃度和滴定時所消耗KMnO4溶液的體積，可以計算出H2O2的濃度（重復(fù)滴定兩次）將洗凈烘干的錐形瓶按圖20—1裝好，檢查是否漏氣。水浴槽內(nèi)放入自來水，調(diào)至室溫，并維持恒定。取下錐形瓶，打開活塞8,將量氣管水位調(diào)至0刻度處。移取5mlKI溶液和5ml蒸餾水于錐形瓶中，另外移取10mlHO溶液與小塑料瓶中，用鑷子將小塑料瓶輕輕立于錐形22瓶中，塞緊塞子，移入水浴槽中。關(guān)閉活塞8，打開彈簧夾11,將量器管中的水放出5ml。開動電磁攪拌器，將錐形瓶中的塑料瓶搖倒，同時開動秒表記時。觀察壓力計，待壓力計兩邊液面相平時，記下生成5ml氧氣的時間。然后將量氣管中的水再放出5ml，待壓力計液面相平時，再記下時間。依次類推，直至放出50ml水為止。取下錐形瓶，打開活塞8，再將量氣管水位調(diào)至0刻度處，移取10mlKI溶液與另一干凈錐形瓶中，移取10mlH2O2溶液與小塑料瓶中，重復(fù)上述操作。將水浴溫度分別升高3°C和6°C，并維持恒定。試劑用量同第一次實驗，重復(fù)上述操作。用702P計算器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。五、 關(guān)鍵操作及注意事項水浴槽溫度應(yīng)保持恒定，反應(yīng)瓶移入水浴槽中需恒溫10分鐘后才能開始實驗。攪拌速度要平穩(wěn)適中，每次實驗的攪拌速度盡量一致。六、 數(shù)據(jù)處理Vs的計算由HO分解反應(yīng)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的初始濃度為c0,實驗用溶液的體積為V2222cV(HO)RT(HO),則可以用下式求出：V=——22? 22s2 p-p0式中：p——大氣壓p0——室溫下的水飽和蒸氣壓。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)(V,t)以In(Vw-V/[V])對t作圖，有直線斜