一级反应过氧化氢分解反应速率测定

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1、过氧化氢催化分解反应速率常数的测定一、实验目的（1）了解过氧化氢催化分解反应速率常数的测定方法。（2）熟悉一级反应的特点，了解催化剂对反映速率的影响。（3）掌握用图解计算法求反应速率常数。 二、实验用品1、仪器玻璃反应容器1个、水准瓶1个、50mL量气管1个、超级恒温槽1套、三通活塞1个、秒表1块、10mL量筒1个、5mL吸量管2支、胶管3m。2、药品质量分数为2%的H2O2溶液（新鲜配制）、0.1mol·L-1KI溶液。 三、实验原理与技术过氧化氢很不稳定，在常温下的分解反应式为：H2O2→H2O+1/2O2        （Ⅰ）在KI作用下的分解反应机理为：H2O2+KI→KIO+H2O

2、（慢）   （Ⅱ）KIO→KI+1/2O2  （快）   （Ⅲ）（Ⅱ）式是H2O2分解的速控步骤，H2O2分解反应的反应速率方程为：－dcH2O2/dt=k´cH2O2·cKI              （Ⅳ）因为cKI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：－dcH2O2/dt=kcH2O2                                  （Ⅴ）（其中k=k´cKI）。H2O2的催化分解反应为一级反应，对 （Ⅴ）式积分可得：ln（c/c0）=－kt   （Ⅵ）（其中c0为H2O2的初始浓度；c为反应至t时刻H2O2的浓度；k为H2O2的催化分解反应的速率常数）。反应的半衰期为：t1/

3、2=ln2/k=0.693/k              （Ⅶ）在等温等压条件下，在H2O2的分解反应中，氧气体积增长速率反映了H2O2的分解速率，本实验就是通过测定不同时刻放出的氧气的体积，间接地求出H2O2在相应时刻的浓度，这种方法称为物理法。令ⅴ∞表示H2O2全部分解放出的O2的体积；ⅴt表示反应至t时刻放出的O2的体积；则由（Ⅰ）式可看出：定温定压下反应产生的O2的体积ⅴt与被消耗的H2O2的浓度成正比，而ⅴ∞则与H2O2的初始浓度成正比，且两者比例系数为定值，则：c。∝ⅴ∞；c∝（ⅴ∞-ⅴt）。代入（Ⅵ）式可得：ln[（ⅴ∞-ⅴt）/ⅴ∞]=－kt       （Ⅷ）→ln（ⅴ∞-

4、ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞                  （Ⅸ）（其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。 四、实验步骤（1）组装仪器（实验室工作人员已经装好）。（2）先用量筒量10mL蒸馏水和用吸量管吸取5mL0.1mol·L-1KI溶液注入反应器的一室；再用另一支吸量管吸取5mL质量分数为2%的H2O2溶液于另一室。（注：此过程中各室的溶液都不能滴漏于另一边）。接着，盖好瓶塞，查漏。方法如下：水准瓶装入一定量蒸馏水，旋转三同活塞，使体系与外界相通；高举水准瓶，使量气管的水平面达到0.00mL（即ⅴ０）刻度处，然后再旋转三通活塞，使体系与外界隔绝，水准瓶放回实验台面。2min内保持不变，则

5、表示不漏气；否则，要找出原因，排除它。（3）倾斜反应器，使KI溶液流入H2O2溶液中，立即开启秒表，混合溶液两室中反复转移3－4次，最后全部停留在一室，平稳且力度适中地摇匀。（注：反应器必须与量气管相通）（4）每隔一定时间（大约产生3.00mLO2），分别读取量气管的读数和记下对应的时间，8－12组即可。（注：每次水准瓶的液面与量气管的液面保持在同一水平方可读数）（5）反应器于55℃水浴中加热，至没小气泡产生（约为20min），取出反应器，冷却至原温，然后读数，至相邻读数的差值不超过0.02mL为止，记为ⅴ水浴。它与ⅴ０的差值即为ⅴ∞。 五、实验数据记录与处理1、室温26.0℃；  气压 1

6、00.90Kpa ；  ⅴ∞ 34.80mL 关于t、1/t、ⅴt、（ⅴ∞-ⅴt）和ln（ⅴ∞-ⅴt）的数据表：t/s1/t/s-1ⅴt/mL（ⅴ∞-ⅴt）/mLln（ⅴ∞-ⅴt）2344.27×10－33.2231.583.453782.65×10－36.8427.963.335012.00×10－310.8223.983.186611.51×10－314.0020.803.038561.17×10－317.2417.562.8712100.83×10－320.9213.882.6314420.69×10－324.6510.152.3217430.57×10－328.286.521.872

7、3420.43×10－331.603.201.16 2、以ⅴt对1/t作图，外推至1/t=0，得截距即为ⅴ∞。将其与实验值ⅴ∞比较，并简单讨论之。讨论：外推可得ⅴ∞=38.20mL而实验值为34.80mL；由此可见外推得到的值大了一点，原因应该是后面记录的三个数值相对偏大了，而导致那段线段较陡，最终导致外推时也相对向上移动了较大的一段。3、以ln（ⅴ∞-ⅴt）对t作图，由直线的斜率计算反应速率常数k（作图求斜