实验14过氧化氢催化分解反应速率常数的测定

第 次课 4 学时 实验 14 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定一、实验目的1. 测定过氧化氢催化分解反应速率常数；本次课题（或教材章节题目）：实验 14 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定教学要求：理解过氧化氢催化分解反应速率常数测定的基本原理，掌握磁力搅拌器和皂沫流量计的操作方法，能根据拉格朗日中值定理，使用不测 V∞求取速率常数。重 点： 掌握测定过氧化氢催化分解反应速率常数； 掌握通过测量反应系统的体积跟踪反应系统浓度从而讨论反应速率的方法。 难 点：产生高质量肥皂泡的方法；实验数据处理方法的掌握 教学手段及教具： 演示讲授，实际操作。讲授内容及时间分配：演示讲授实验原理、实验步骤及注意事项、数据处理 0.5h学生实验操作 3.5h课后作业对实验数据进行处理，完成实验报告各项内容。参考资料1 河北科技大学物理化学教研室编，物理化学实验，北京理工大学出版社，20252 复旦大学等，物理化学实验，高等教育出版社，19933 郭子成等，用数据处理新模型测定 H2O2 分解的活化能，化学通报，2025，9，7154 郭子成等，简单一级反应数据处理的一个新模型 ，化学通报，2000，4，472. 掌握通过测量反应系统的体积跟踪反应系统浓度从而讨论反应速率的方法。二、实验原理过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。加入催化剂能够提高分解速率。过氧化氢分解反应的化学计量式如下： H2O2(l) = H2O(l) + 1/2O2(g)若以 KI 为催化剂，在 KI 作用下催化分解步骤为： KI(l) + H2O2(l) = KIO + H2O(l) （慢） KIO = KI(l) + 1/2O2(g)由于第一步的速率比第二步慢得多，所以，第一步为反应的控制步骤。因而可以假定其反应的速率方程式为： -dcA/dt =k’cKIcA式中，cA为反应系统中反应到 t 时刻 H2O2浓度，因 KI 在反应过程中浓度不变，故上式可简化为 - dIcA/dt = kIcA （14.1）式中 k=k’cKI, 将上式分离变量积分： 当 t=0 时， CA=C0 ； t=t 时， CA=C t;定积分式为： （14.2）积分结果： （14.3）式是的直线方程。反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中氧气的浓度ct，取得若干组 ct、t 的数据后，以 lnct 对 t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k。 物理化学的讨论方法是采纳物理的方法测定反应系统某组分的浓度，所谓物理的方法是利用反应系统某组分或各组分的某些物理性质（如体积、压力、电动...