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