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(cè)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： H2O2H2O+O2 (1)在催化劑KI作用下，H2O2分解反應(yīng)的機(jī)理為：H2O2+KIKIO+ H2O （慢） (2)KIOKI+O2 （快） (3)KI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）較（3）慢得多，成為H2O2分解的

2、控制步驟。H2O2分解反應(yīng)速率表示為： r =反應(yīng)速率方程為： =kc(H2O2)c(KI) (4)KI在反應(yīng)中不斷再生，其濃度近似不變，這樣（4）式可簡(jiǎn)化為： =kc(H2O2) (5)其中，k=kc (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：ln= - kt （6） 式中：c0H2O2的初始濃度；ct時(shí)刻H2O2的濃度。一級(jí)反應(yīng)半衰期t為： t= (7)可見一級(jí)反應(yīng)的半衰期與起始濃度無(wú)關(guān)，與反應(yīng)速率系數(shù)成反比。本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定H2O2分解時(shí)放出O2的體積來求反應(yīng)速率系數(shù)k。從H2O2= H2O+O2中可看出在一定溫度、一定壓力下反應(yīng)所產(chǎn)生O2的

3、體積V與消耗掉的H2O2濃度成正比，完全分解時(shí)放出O2的體積V與H2O2溶液初始濃度c0成正比，其比例常數(shù)為定值，則c0V、c0(V-V)代入（6）式得： ln= - kt改寫成直線方程式： ln= - kt + ln (8) 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：磁力恒溫?cái)嚢杵?、溫度測(cè)量控制儀藥品：0.1mol/L KI溶液, 1.294mol/L H2O2溶液四、 實(shí)驗(yàn)步驟11.4molL-1H2O2溶液的配置和標(biāo)定。量取14ml30%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1.4 molL-1移取上

4、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10ml3molL-1H2SO4溶液，用0.02molL-1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡紅色為止，其滴定反應(yīng)式如下：已知KMnO4溶液的濃度和滴定時(shí)所消耗KMnO4溶液的體積，可以計(jì)算出H2O2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 H2O2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，

5、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 H2O2溶液與小塑料瓶中，重復(fù)上述操作。8 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)算由分解反應(yīng)方程式可知每分解出1molO2 需要2mol，令的初始濃度為c0,實(shí)驗(yàn)用溶液的體積為V（），則V可以用下式求出：式中：p大氣壓 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，有直線斜率求出反應(yīng)速率系數(shù)k1，