实验二 过氧化氢分解反应动力学 一、实验目的：1．熟悉一级反应特点，了解反应物浓度、温度、催化剂等因素对一级反应速度的影响。2．用静态法测定 H2O2分解反应的速度常数和半衰期。3．掌握量气技术，学会用图解计算法求出一级反应的速度常数。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。过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。 许多催化剂如Pt、Ag、MnO2、FeCl3、碘化物等都能加速 H2O2分解。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 - dcA/dt = kcA （2.1）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： （2.2）积分结果： （2.3）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 H2O2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。 在 H2O2催化分解过程中 t 时刻 H2O2的浓度可通过测量相应的时间内分解放出的氧气的体积得出。放出的氧气的体积与分解了的 H2O2的量成正比，其比例系数为定值。令 Vf表示 H2O2全部分解放出的氧气的体积，Vt表示 H2O2在 t 时刻分解放出的氧气体积，则： ; co ∝Vf， ct ∝ （Vf－Vt）将上述关系代入（14.3）式，得： ln（Vf－Vt）= - kt + ln Vf (2.4) 假如以 ln（Vf－Vt）对 t 作图得一直线，即验证是一级反应；由直线斜率 m 可求出速率常数 k，m = - k 。 (2.4)为 ln（Vf－Vt）～ t 的直线方程，式中 Vf为 H2O2全部分解放出的氧气体积，反应温度及 KI 浓度一定时，它不随时间改变。实验过程中只需要测定反应进行的不同时刻 t 时 H2O2 分解放出的氧气体积 Vt(若干个数据)和反应终了时H2O2全部分解放出的氧气体积 Vf（一个数据）...
