实验2过氧化氢分解反应动力学-不标定浓度.doc

实验 过氧化氢分解??一、实验目的1．熟悉一级反应特点，了解反应物浓度、温度、催化剂等因素对一级反应速度的影响。 2．用静态法测定H2O2分解反应的速度常数和半衰期。 3．掌握量气技术，学会用图解计算法求出一级反应的速度常数。 二、实验原理： ??? 凡是反应速度只与反应浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。实验证明，过氧化氢的反应机理为一级反应化学反应速度取决于反应物的浓度、温度、反应压力、催化剂、搅拌速度等许多因素。许多催化剂如Pt、Ag、MnO2、FeCl3、碘化物等都能加速H2O2分解。-dcA/dt =k’cKIcA 式中，cA为反应系统中反应到t时刻H2O2浓度，因KI在反应过程中浓度不变，故上式可简化为 - dcA/dt = kcA （2.1） 式中k=k’cKI, 将上式分离变量积分： 当 t=0 时， CA=C0 ； t=t 时， CA=C t ； 定积分式为： （2.2） 积分结果： （2.3） 式是的直线方程。反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中H2O2的浓度ct，取得若干组ct、t 的数据后，以lnct对t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k。 ?? 在H2O2催化分解过程中t时刻H2O2的浓度可通过测量相应的时间内分解放出的氧气的体积得出。放出的氧气的体积与分解了的H2O2的量成正比，其比例系数为定值。令Vf表示H2O2全部分解放出的氧气的体积，Vt表示H2O2在t时刻分解放出的氧气体积，则： ; co ∝Vf， ct ∝ （Vf－Vt） 将上述关系代入（14.3）式，得： ln（Vf－Vt）= - kt + ln Vf (2.4) 如果以ln（Vf－Vt）对t 作图得一直线，即验证是一级反应；由直线斜率m可求出速率常数k，m = - k 。 (2.4)为ln（Vf－Vt）～ t的直线方程，式中Vf为H2O2全部分解放出的氧气体积，反应温度及KI浓度一定时，它不随时间改变。实验过程中只需要测定反应进行的不同时刻t时H2O2分解放出的氧气体积Vt(若干个数据)和反应终了时H2O2全部分解放出的氧气体积Vf（一个数据），以ln（Vf－Vt）对t作图得一直线，直线斜率为－k，用作图法可求出反应速率常数k。 Vf可采用下面两种方法来求得： （a）外推法：以1/t为横坐标，对Vt作图，将直线外推至1/t=0，其截距即V。 （b）加热法：在测定若干个Vt数据后，将H2O2加热至50—60℃约15分钟，可认为H2O2已基本分解完毕，待溶液冷却到实验温度时读出量气管读数即为V，同学们可自择二者之一，与滴定结果作对照。当时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期. 由.3）式变换得： ?????????????????????? ?? （2.5） ????????????????? ????????????? （2.6） ?? 从式.6）可见，在温度一定时，一级反应的半衰期应与反应的速度常数成反比，而与反应物的初始浓度无关。 三、仪器和药品： 1. 仪器：H2O2分解速率测定装置；滴定管；秒表；移液管（5、10、20ml）；锥形瓶（150、250ml）。 2. 药品：H2O2溶液（质量分数为2%）；KI；H2SO4溶液（3.0mol/L） KMnO4标准溶液（0.05mol/L）。 四、实验步骤： (一) 配制试剂 (二) (三) 测量过程； 1. 试漏：将水准球内加水，使水位与量气管满刻度处齐平。（打开三通活塞，使大气与量气管相通）。与此同时调节恒温槽温度。 2. 调节恒温槽温度：在1000ml烧杯中加入250ml水，水温控制在25℃左右并使在实验中能够基本恒定。烧杯放在搅拌器座上。夹好测温用温度计。 3. 用移液管移取己恒温至25℃的10ml水放入洁净干燥的锥形瓶中，再移取0ml已恒温到同样温度的H2O2 注入到锥形瓶中。将已准确称量好的KI试剂 0.160克小心放在液面上勿使KI与液面接触，最后塞好橡皮塞，进行试漏。 4. 把锥形瓶小心的放入