過氧化氫的分解

1、實(shí)驗(yàn)過氧化氫的分解一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測定 H2O2 分解反應(yīng)的速率系數(shù)和半衰期。2熟悉一級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)，了解溫度和催化劑等因素對(duì)一級(jí)反應(yīng)的影響。3學(xué)會(huì)用圖解法求一級(jí)反應(yīng)的速率系數(shù)。二、 實(shí)驗(yàn)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(shí)也能分解， 但分解速度很慢。 但加入催化劑時(shí)能促使 H2O2 較快分解，分解反應(yīng)按下式進(jìn)行：H2O2 H2O+1 O2(1)2在催化劑 KI 作用下， H2O2 分解反應(yīng)的機(jī)理為：HO+KI KIO+ H O （慢）(2)222KIO KI+ 1O2（快）(3)2KI 與 H2O2 生成了中間產(chǎn)物KIO，改變了反應(yīng)的機(jī)理，使反應(yīng)的活化能降低，反應(yīng)加快。反應(yīng)（

2、2）較（ 3）慢得多，成為H2O2 分解的控制步驟。HO 分解反應(yīng)速率表示為：dc(H 2 O 2 )r =22dt反應(yīng)速率方程為：dc(H 2 O 2 ) =kc(H 2O2)c(KI)(4)dtKI 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( H 2 O 2 )(5)=kc(H O)22dt其中， k=k c (KI)， k 與催化劑濃度成正比。由（ 5）式看出 H2O2 催化分解為一級(jí)反應(yīng)，積分（5）式得： lnc= - kt（ 6）c0式中： c H O 的初始濃度； c t 時(shí)刻 H O 的濃度。02222一級(jí)反應(yīng)半衰期t1為： t1= ln 2= 0.693(7

3、)22kk可見一級(jí)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(shí)驗(yàn)通過測定H O22分解時(shí)放出 O2 的體積來求反應(yīng)速率系數(shù)k。從 H2O2= H2O+ 1 O2 中可看出在一定溫度、一定2壓力下反應(yīng)所產(chǎn)生O 的體積 V 與消耗掉的 H O 濃度成正比， 完全分解時(shí)放出O的體積 V與2222H2O2 溶液初始濃度c0 成正比，其比例常數(shù)為定值，則c0 V 、 c0(V-V)1V- V代入（ 6）式得：ln改寫成直線方程式：lnVV- V= - kt= - kt + lnV(8)VV以 ln(V -V)/V對(duì) t 作圖，得一直線，從斜率即可求出反應(yīng)速率系數(shù)k。三、 儀器和藥品儀器：磁力恒

4、溫?cái)嚢杵?、溫度測量控制儀藥品： 0.1mol/LKI溶液 ,1.294mol/L H2O 溶液2四、 實(shí)驗(yàn)步驟-1H O 溶液的配置和標(biāo)定。量取14ml30%HO 溶液與燒杯中，加蒸餾水86ml，混11.4mol L2222合均勻，裝入塑料瓶中。其濃度大約為1.4 mol 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10ml3mol L-1H SO溶液，用 0.02mol L-1KMnO 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴244定至淡紅色為止，其滴定反應(yīng)式如下：5H2 O2 2MnO 4- +6H+ =2Mn 2+ +5O2+8H 2O已知 K

5、MnO 4 溶液的濃度和滴定時(shí)所消耗KMnO 4 溶液的體積，可以計(jì)算出H 2O2 的濃度（重復(fù)滴定兩次）2 將洗凈烘干的錐形瓶按圖201 裝好，檢查是否漏氣。3 水浴槽內(nèi)放入自來水，調(diào)至室溫，并維持恒定。4 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 5ml KI 溶液和 5ml 蒸餾水于錐形瓶中，另外移取10ml H 2 O2 溶液與小塑料瓶中，用鑷子將小塑料瓶輕輕立于錐形瓶中，塞緊塞子，移入水浴槽中。5 關(guān)閉活塞 8，打開彈簧夾11，將量器管中的水放出5ml 。6 開動(dòng)電磁攪拌器，將錐形瓶中的塑料瓶搖倒，同時(shí)開動(dòng)秒表記時(shí)。觀察壓力計(jì)，待壓力計(jì)兩邊液面相平時(shí)，記下生成5ml

6、氧氣的時(shí)間。然后將量氣管中的水再放出5ml ，待壓力計(jì)液面相平時(shí)，再記下時(shí)間。依次類推，直至放出50ml 水為止。7 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 10ml KI 溶液與另一干凈錐形瓶中，移取10ml H O 溶液與小塑料瓶中，重復(fù)上述操作。228 將水浴溫度分別升高3和 6，并維持恒定。試劑用量同第一次實(shí)驗(yàn)，重復(fù)上述操作。9 用 702P 計(jì)算器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。五、 關(guān)鍵操作及注意事項(xiàng)1 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(shí)驗(yàn)。2 攪拌速度要平穩(wěn)適中，每次實(shí)驗(yàn)的攪拌速度盡量一致。六、 數(shù)據(jù)處理1 V的計(jì)算由 H 2O 2 分解反應(yīng)方程式可知2c0V(H 2O 2 )RT0H2O21V2p pH 2O+ O22每分解出 1molO2需要 2mol H2O 2，令 H 2 O 2 的初始濃度為 c0,實(shí)驗(yàn)用溶液的體積為V（ H 2O 2 ），則 V可以用下式求出：c0 V(H2O2)RTVp p02式中： p大氣壓p0 室溫下的水飽和蒸氣壓。2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（ V ， t）以 ln（ V -V/V ）對(duì) t 作圖，有直線斜率求出反