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1、过氧化氢的催化分解一实验目的1. 熟悉一级反应特点，了解反应浓度、温度和催化剂等因素对一级反应速度的影响;2. 用静态法测H2O2分解反应的反应速度常数和半衰期并求反应活化能；3. 学会用图解法求出一级反应的反应速度常数. 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、FeC13碘化物等都能加速H2O2分解。在催 化剂 KI 作用下的分解反应，反应历程如下：H2O2+I JI0 - +H2OH2O2+ IO JH2O+
2、O2+I 一 按此历程，可推导出总反应的速度公式：-=K H2O2I_当溶液体积不变时，I_是个常数，即：-=KH2O2为一级反应。 一级反应的速度公式为：-=KCA（14 一 1）式中:K为反应速度常数:CA为时间t时的反应物浓度.将（14 一 1）式积分得：lnCA=-kt+lnCA0（14一2）式中CA0为反应开始时（t=0）反应物的初始浓度。从（14 一 2）式可见，一级反应的速度常数K与反应物的初始浓度无关。 由（14一2）式变换得：ln=-kt（14一3）当CA=CA0时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期.t1/2=（14一4）从式（14一4）可见，在温度一定时，一级反应的半衰
3、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。由反应方程式可知，在常温常压下，H2O2分解的反应速度与氧气的析出速度成正比。析出 的氧气体积可由量气管测量。若以Vt和CA表示时间t时量气管的读数和H2O2的浓度，Vf表示H2O2完全分解时量气 管的读数，则CA*（Vf-Vt）. Vf值可由如下两种方法求取：（1）外推法：以1/t为横坐标对Vt作图，将直线段外推至1/t=0,其截距即为Vf ；（2）加热法：在测定若干个Vt的数据之后，将H2O2溶液加热至5060C约15分钟，可 认为 H2O2 己基本分解。待完全冷却后，记下量气管的读数.即为 Vt。化学反应速度随温度的提高而加快。对一
4、般反应及某些复杂反应，温度与反应速度的定量关 系由阿仑尼乌斯经验公式表达：K=Ae式中E反应的活化能，常以KJ/mol表示；T绝对温度，Ko取对数后得：lgk=-+lgA （14一5）由实验测得不同温度下的速度常数K值。以lgk对1/T作图得一直线，由斜率可求得活化能 数值。三仪器与药品超级恒温槽一台；10ml移液管2支；100ml容量瓶2个；100ml细瓶2个；小烧杯1个； 30%H202 ； 0.1NKI 溶液。四实验步骤（一）配制试剂1. H2O2溶液的配制：用移液管吸取30%H2O2溶液5ml,置于100ml容量瓶中，冲稀至 刻线，摇匀，即得实验用的H2O2溶液。2. 0.1NKI溶液
5、的配制：精确称取1.66克KI置于100ml容量瓶中，冲稀至刻线，摇匀，即 得实验用的0.1KI溶液。（二）试漏 小心将胶塞盖紧到反应瓶上，如图（14一1）。旋转三通活塞4至与外界相通，举高水准瓶， 使液体充满量器管。然后旋转三通活塞4，使系统与外界隔绝，并把水准瓶放到最低位置。 如果气管中液面在2分钟内不变，即表示系统不漏气，否则应找出系统漏气原因，并设法排 除之。读取量器管内初始气体体积V0，注意量器管读数时一定要使水准瓶和量器管内液面 保同一水平面。（三）测量过程 开动并调节好超级恒温槽温度。倾斜反应瓶，贴壁轻轻放入电磁搅拌子，夹正反应瓶，举高 水准瓶使液面对准刻度V0处，将三通活塞4旋
6、至同外界相通位置，分别用移液管加入H2O2 溶液、KI溶液，迅速盖紧胶塞，旋三通活塞使系统与外界隔绝，开动电磁搅拌器至低速挡， 搅拌子转起后开始记时。在反应过程中，水准瓶要时时保持量气管和水准瓶两液面在同一平 面上。每5分钟记录一次量气管体积，直至35分钟为止。做如下几个条件：（1） 20C时10ml H2O2+10ml0.1mol/dm3KI（2） 25C时10ml H2O2+10ml0.1mol/dm3KI（3） 30C时10ml H2O2+10mlmol/dm30.1KI（4） 35C时10ml H2O2+10ml0.1mol/dm3KI在35C时，读完35分钟后，将反应瓶升温至5060
7、C并保持大约10分钟左右，体积不变 即可再冷至室温，读取量气管气体的体积即Vf。五数据记录与处理1. H2O2催化分解数据表t/S/t/s-1 Vt/ml20C25C30C35C51015202530t/s 1/t/s-1 lg(Vf-Vt)35C20 C25 C30 C51015202530352. 以Vt对1/t作图，将得到一条直线，将直线外推至l/t=0,由其截距得到Vf。3. 以lg(Vf-Vt)对t作图，求直线斜率。4. 计算HO分解反应的反应速度常数K=-2.303X斜率和半衰期t1/2=0.693/K。5. 根据(14 一 5)式，以lgk为纵坐标，1/T为横坐标作图得一直线，取其斜率可求反应的活 化能 E。六思考题1. 说明为什么可用lg(Vf-Vt)t代替lgCAt作图来求速度常数？2. 用外推法求取Vf.与加热法所得的Vt值进行比较并简单讨论之。3. 从Vf.计算H2O2溶液的初始浓度CA,如用KMnO,溶液滴定H2O2溶液求得初始浓度 CA,计算Vf.是否可以？閣1斗一 1测量装置1一电磁搅拌器2 恒温反应瓶3 橡皮塞;1三邇活塞3 1量气管1水准瓶;7 -搅拌子
过氧化氢的催化分解实验
