量氣法測定過氧化氫催化分解反應速率系數(shù)課件

1、一級反應：一級反應：PBApba xcktxcktc A0AAAAAdddd tkcctcc 0 A AAd d1AA0ln lnlnA0AA0Actkxccxcctcctk A0A0AA0Aln1ln1lnAcAk 具有時間具有時間 1 1的量綱，表達為的量綱，表達為t 1。一級反應。一級反應速率系數(shù)的值與濃度單位無關。速率系數(shù)的值與濃度單位無關。Ak對對t 作圖是一條直線，斜率的負值即作圖是一條直線，斜率的負值即 。（快）（快）第二步：第二步：（慢）（慢）第一步：第一步：其反應機理：其反應機理：222222KI22O21KIKIOOHKIOKIOHO21OHOH 由此可見第一步是控制步驟，

2、即整個反應的速由此可見第一步是控制步驟，即整個反應的速率取決于第一步。因此，用慢反應的速率來表率取決于第一步。因此，用慢反應的速率來表示整個反應的速率。示整個反應的速率。tkcctktccktckckkcccktcttcct1001OHOH1OH1KIOH1KIOHKIOHOHlndddddCKIdd022222222222222 一級反應一級反應為表觀反應速率常數(shù)。為表觀反應速率常數(shù)。，令：令：變，即變，即為催化劑，濃度保持不為催化劑，濃度保持不慢反應的速率方程：慢反應的速率方程：由一級反應的動力學特征可知：只要通過實驗測由一級反應的動力學特征可知：只要通過實驗測得不同反應時刻得不同反應時刻

3、t 時過氧化氫的濃度時過氧化氫的濃度ct , 用用作圖，由直線的斜率就可得到表觀速率系數(shù)作圖，由直線的斜率就可得到表觀速率系數(shù)k1tclnA0000202222222t2222,0,O0OtOHOOH:OOHOHVVxVVcVVcVtVVVcttttt 之之間間的的關關系系：再再找找出出濃濃度度與與物物理理性性質(zhì)質(zhì)顯顯然然的的體體積積時時則則表表示示初初始始時時即即的的體體積積，時時刻刻放放出出的的在在表表示示體體積積，全全部部分分解解所所放放出出的的表表示示令令求求得得。的的體體積積內(nèi)內(nèi)反反應應放放出出的的可可通通過過測測量量在在相相應應時時間間的的濃濃度度時時刻刻催催化化分分解解過過程程中

4、中，在在u在物理化學實驗中測定的不是在物理化學實驗中測定的不是ctt 的關系，而的關系，而是物理性質(zhì)與時間的關系，是物理性質(zhì)與時間的關系，即物理量代濃度。即物理量代濃度。22KI22O21OHOH?？汕蟮帽碛^速率系數(shù)線的斜率即作圖得到一直線，從直對以令1122112121211110lnlnln0,lnln,lnlnlnktVVVtkVVtttkVVVVtkVVVtkVVVtkVVVcctttttttt000,VVxVVcVVcttt 的的積積分分形形式式中中間間的的關關系系代代入入一一級級反反應應再再將將濃濃度度與與物物理理性性質(zhì)質(zhì)之之ZZVZZVtt00;零時刻可以任意選取零時刻可以任意選

5、取溫度時的速率系數(shù)。溫度時的速率系數(shù)。得到直線，需測定不同得到直線，需測定不同。而為了。而為了）即可求得表觀活化能）即可求得表觀活化能（線斜率線斜率做圖得一直線，從其直做圖得一直線，從其直對對以以可知：可知：經(jīng)驗方程經(jīng)驗方程，由，由若要進一步測定活化能若要進一步測定活化能aaaERETkCTREk 1ln1lnArrhennius三、儀器與試劑三、儀器與試劑試劑：試劑：H2O2溶液（溶液（3），）， KI溶液（溶液（0.2mol/L）儀器：儀器：H2O2分解測定裝置，分解測定裝置， 超級恒溫槽，超級恒溫槽，5mL 移液管移液管四、實驗步驟四、實驗步驟調(diào)節(jié)超級恒溫水槽的溫度；調(diào)節(jié)超級恒溫水槽的溫

6、度；用雙連球鼓氣，使皂膜潤濕氣管壁，并在量氣管下部壓出用雙連球鼓氣，使皂膜潤濕氣管壁，并在量氣管下部壓出35個皂膜備用（潤濕和壓皂膜時，三通都必須調(diào)至個皂膜備用（潤濕和壓皂膜時，三通都必須調(diào)至雙連球雙連球和量氣管兩通和量氣管兩通的狀態(tài)，皂膜壓好后，三通可調(diào)至三不通狀態(tài)的狀態(tài)，皂膜壓好后，三通可調(diào)至三不通狀態(tài)備用）；備用）；向反應管中加入向反應管中加入3的的H2O2溶液溶液5mL及及一個一個磁力攪拌子恒溫磁力攪拌子恒溫10min，向小試管中加入，向小試管中加入0.2mol/L的的KI溶液，恒溫溶液，恒溫10min；將將KI溶液倒入反應管中，打開磁力攪拌器。溶液倒入反應管中，打開磁力攪拌器。 充分

7、充分混合混合11.5min后，塞上反應管上的橡皮塞，同時旋轉(zhuǎn)三通活塞至后，塞上反應管上的橡皮塞，同時旋轉(zhuǎn)三通活塞至反反應管和量氣管兩通應管和量氣管兩通的狀態(tài)，使反應放出的氧氣進入量氣管。的狀態(tài)，使反應放出的氧氣進入量氣管。此時秒表開始，同時記錄記下量氣管中皂膜對應的位置讀數(shù)此時秒表開始，同時記錄記下量氣管中皂膜對應的位置讀數(shù)Z0，以后每隔，以后每隔1min記錄一次讀數(shù)記錄一次讀數(shù)Zt ，共，共10次。次。約二十分鐘后，皂膜不再變化，記錄皂膜位置讀數(shù)為約二十分鐘后，皂膜不再變化，記錄皂膜位置讀數(shù)為 。 Z實驗注意事項：實驗注意事項：（1）潤濕時，量氣管中不能有肥皂泡沫存在，否則后面形成的）潤濕時

8、，量氣管中不能有肥皂泡沫存在，否則后面形成的皂膜易破裂。反應開始后，反應管和量氣管的整個回路中不能皂膜易破裂。反應開始后，反應管和量氣管的整個回路中不能有肥皂液液體存在，否則反應放出的氧氣不能把皂膜升上去有肥皂液液體存在，否則反應放出的氧氣不能把皂膜升上去（液封）。（液封）。（2）記錄）記錄Z0時，時， Z0的位置最好在的位置最好在45mL的刻度線以下，而且應記的刻度線以下，而且應記錄錄23組皂膜的組皂膜的Z0位置，以防實驗過程中你所觀察的那個皂膜位置，以防實驗過程中你所觀察的那個皂膜破裂時，無需重做實驗。破裂時，無需重做實驗。（3）Z0 Z1的值應在的值應在4mL7mL之間，否則必須重做實驗

9、。如果之間，否則必須重做實驗。如果Z0 Z17mL，重做時可適當延長反應混合時間。，重做時可適當延長反應混合時間。（4）廢液及攪拌子一起倒入燒杯中。）廢液及攪拌子一起倒入燒杯中。（5）反應管及小試管清洗后放回干燥箱，量氣管清洗后倒置于）反應管及小試管清洗后放回干燥箱，量氣管清洗后倒置于鐵架臺上。鐵架臺上。 記錄反應條件（包括實驗溫度記錄反應條件（包括實驗溫度t /，所用試劑，所用試劑的用量和濃度的用量和濃度（注意測量精度，即量氣管讀數(shù)的有（注意測量精度，即量氣管讀數(shù)的有效數(shù)字，記錄時小數(shù)點后應有兩位數(shù)字）效數(shù)字，記錄時小數(shù)點后應有兩位數(shù)字）。l 數(shù)據(jù)記錄（即本實驗需測的原始數(shù)據(jù)）：數(shù)據(jù)記錄（即本實驗需測的原始數(shù)據(jù)）：五、數(shù)據(jù)記錄與處理五、數(shù)據(jù)記錄與處理min/ tml/tzmin/ tmL/tzmL/tVmLtVV tVV lnl 數(shù)據(jù)處理（注意有效數(shù)字的運算規(guī)則及對數(shù)的數(shù)據(jù)處理（注意有效數(shù)字的運算規(guī)則及對數(shù)的有效數(shù)字）：有效數(shù)字）：（3）以對）以對t 作圖，由直線斜率作圖，由直線斜率 k 求表觀反應求表觀反應 速率系數(shù)速率系數(shù) k1 ； 在在直線上直線上任取兩點任取兩點A( ),B( ), k= 寫出計算過程寫出計算過程； 求表觀速率系數(shù)，求表觀速率系數(shù)，k1=k= 寫出計算