量气法测定过氧化氢催化分解
量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数(精)
实验量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数一、实验目的1. 学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应2. 了解一级反应的特点,掌握用图解计算法求反应速率常数。
二、实验原理H 2O 2在室温下,没有催化剂存在时,分解反应进行得很慢, 但加入催化剂(如Pt 、 Ag 、 MnO 2、碘化物时能促使其较快分解,分解反应按下式进行:H 2O 2H 2O +2O2→ (C2-1在催化剂 KI 作用下, H 2O 2分解反应的机理为:H 2O 2H 2O ++KI KIO (慢→ (C2-2KIO KI +12O2(快→ (C2-3整个分解反应的速度由慢反应 (C2-2决定:222222O H KI O H O H c c k dt dc =- (C2-4式中 c 表示各物质的浓度(mol·L-1 , t 为反应时间 (s , 22O H k 为反应速率常数, 它的大小仅决定于温度。
在反应中作为催化剂的 KI 的浓度保持不变,令 K I O H 122c k k ⋅=,则2222O H 1O H c k dtdc =-(C2-5式中 k 1为表观反应速率常数。
此式表明,反应速率与 H 2O 2浓度的一次方成正比,故称为一级反应。
将上式积分得:01ln ln c t k c t +-= (C2-5式中 c 0、 c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和 t 时刻的浓度。
反应半衰期为:112/1693. 02ln k k t ==(C2-6 由反应方程式可知,在常温下, H 2O 2分解的反应速度与氧气析出的速度成正比。
析出的氧气体积可由量气管测量。
令V ∞ 表示 H 2O 2全部分解所放出的O 2体积, V t 表示 H 2O 2在 t 时刻放出的 O 2体积,则 (t t V V c -∝∞。
将该关系式带入 (C2-5,得到∞∞+-=-V t k V V t ln ln(1 (C2-7本实验采用静态法测定 H 2 O2分解反应速率常数,实验装置见图 C2-1。
广工物化实验十三 过氧化氢的催化分解
加入电解银、 二氧化锰、 碘化钾和三氯化铁等催化剂泽能促进其分解， 加快反应速率。 H2 O2 在 KI 作用下的催化分解按下列步骤进行： （1） （2） 由于反应（1）的速率较反应（2）慢得多，故总的反应速率由反应（1）控制，即H2 O2 分解 反应的速率方程应为：
KI 在反应过程中不断产生，故其浓度不变，上式可简化为：
（13-2）
或
（13-3）
如果由 ln（������ ∞ －������������ ）对 t 作图得到一直线，即可验证是一级反应，由直线的斜率就可以求出 反应的速率常数 k1. ������������ 的测定可用图 13-1 中的两栖装置完成 ������ ∞ 可用下列方法求得。 （1） 由滴定结果计算出实验中所用过氧化氢的物质的量������过氧化氢
+ 2+ 2MnO− 2 +5H2 O2 +6������ →2Mn +5O2 +8H2 O 2mol 5mol 0 CV1 cA��2 cA 0 =5cV1 /2������2 ������过氧化氢=cA 0 ������过氧化氢 式中：c——KMnO4 的浓度 ������1 ——滴定时消耗 KMnO4 的体积 cA 0 ——过氧化氢的初浓度 V2 ——滴定时所取过氧化氢的体积（即为 1ml，因为已经稀释 10 倍） ������过氧化氢 ——反应时所取过氧化氢的体积 （2） 按方程式H2 O2 → H2 0+1/2������2 算出过氧化氢完全分解生成氧气的物质的量������O2 （3） 由pO2 ������ ∞ =������O2 RT 求出������ ∞ ，T 为室温，pO2 为实验时的大气压减去实验温度下水的饱和 蒸汽压。 三、仪器和试剂 量气装置 1 套；磁力搅拌器 1 台；锥形瓶（250ml）2 个；秒表 1 个，滴定装置 1 套； 移液管数只； 约 3%过氧化氢； 0.0400mol/L 高锰酸钾； 0.100mol/L 碘化钾； 3mol/L 硫酸。 四、实验步骤 1. 检查图 13-1 的量气系统是否漏气。 方法：旋转三通活塞，是系统与外界想通。举高水准瓶使液体充满量气管，然后旋 转三通活塞使系统与外界隔绝，并把水准瓶放到最低位置，如果量气管中液面在 2min 内保持不变，即表示系统不漏气。 2. ������������ 的测定 （1） 校正开始液面读数为 50ml（读数时要使水准瓶和量气管液面保持同一水平） 。 （2） 用移液管取 25ml 水+5mlH2 O2 +10mlKI 于锥形瓶中，加入搅拌子，塞紧橡皮塞， 迅速按下秒表。 （3） 转动三通活塞，使量气管与锥形瓶相通，低速开启搅拌器（实验中应始终保持 搅拌速度恒定不变） ，高举水准瓶使与量气管液面保持同一水平。液面没下降 5ml，记录时间 t 和量气管的读数（中间不能停表） ，直至刻度为 100ml。 （4） 用移液管取 25ml 水+5mlH2 O2 +10mlKI 溶液，重复上述实验。 3. 测定过氧化氢的cA 0 （1） 用移液管移取 10ml 过氧化氢溶液于 100ml 的容量瓶中并稀释至刻度。 （2） 取稀释后的过氧化氢溶液 10ml 于锥形瓶中， 加入 5ml 硫酸溶液， 用高锰酸钾标 准溶液滴定至淡红色为止，记下所消耗高锰酸钾的体积������1 ，并重复滴定一次。 五、数据记录与处理 1、 分别计算出两次溶液实验的������ ∞ 2、 列出 t、������������ 、������ － ������ 、 ln （ ������ － ������������ ）的数据表。 ∞ ������ ∞
物理化学 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数
实验 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数一、实验目的1. 学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应2. 了解一级反应的特点，掌握用图解计算法求反应速率常数。
二、实验原理H 2O 2在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但加入催化剂（如Pt 、Ag 、MnO 2、碘化物）时能促使其较快分解，分解反应按下式进行：H 2O 2H 2O +12O 2→(C2-1)在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为：H 2O 2H 2O ++KI KIO（慢）→(C2-2)K IO K I +12O 2（快）→(C2-3)整个分解反应的速度由慢反应(C2-2)决定：222222O H KI O H O H c c k dtdc =- (C2-4)式中c 表示各物质的浓度(mol ·L -1)，t 为反应时间(s )，22O H k 为反应速率常数，它的大小仅决定于温度。
在反应中作为催化剂的KI 的浓度保持不变，令KIO H122c k k ⋅=，则2222O H 1O H c k dtdc =- (C2-5)式中k 1为表观反应速率常数。
此式表明，反应速率与H 2O 2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。
将上式积分得：1ln ln c t k c t +-= (C2-5)式中c 0、c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t 时刻的浓度。
反应半衰期为：112/1693.02ln k k t ==(C2-6)由反应方程式可知，在常温下，H 2O 2分解的反应速度与氧气析出的速度成正比。
析出的氧气体积可由量气管测量。
令V ∞表示H 2O 2全部分解所放出的O 2体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻放出的O 2体积，则)(t t V V c -∝∞。
将该关系式带入(C2-5)，得到∞∞+-=-V t k V V t ln )ln(1 (C2-7)本实验采用静态法测定H2O2分解反应速率常数，实验装置见图C2-1。
量气法 过氧化氢 分解速率
−3.1204 −3.2699 −3.4205 −3.5684 −3.7082 −3.8513 −3.9959 −4.1390 −4.2762 −4.4013 −4.5067
ln r～ln c： ln(V∞−Vt)～t：
四、思考题解答要点
β 1、 k1 = k ⋅ c KI
α =1.008
k = 0.143/min k = 0.139/min
= k H 2O 2 cKI cH 2O 2
−1
(2-40)
式中 c 表示各物质的浓度(mol x L )，t 为反应时间(s)， k H 2 O 2 为反应速 率系数，它的大小仅决定于温度。 在反应过程中作为催化剂的 KI 的浓度保持不变，令 k1 = k H 2 O 2 cKI ， 则
− d cH 2 O 2 dt
−1
四
实验步骤
1. 调节超级恒温槽（见本书第五章§5-1.6）的水温为 25.0±0.1℃或 30.0±0.1℃。 2. 按图 2-32 装好仪器。
用双连球 7 通过三通活塞 6 向 量气管鼓气，并压出皂膜润湿 量气管内壁，以防止实验过程 中皂膜破裂。
3. 在反应管中加入 3% H2O2 溶液 5mL，将循环恒温
2、见教学要点第 2 点。 3、没有影响，对于一级反应，速率系数决定于 ct /c0 。
五、进一步讨论 1. 本实验令 k1 = k H 2 O 2 cKI ， 即设催化剂 KI 反应级数为一级。 如要验 证反应对 cKI 确为一级反应，并求得该反应的速率系数 kH 2 O 2 ，还必须 进行如下实验： 配置不同 cKI 的反应液，测得各相应的 k1，以 ln k1 对 ln cKI 作图。若 并可求得 kH 2 O 2 值。 即证明此反应对 cKI 确为一级， 得直线的斜率接近 1， 由于含有强电解质 KI 的水溶液的离子强度对反应速率的影响，若 用不同的 cKI 作实验时，应外加第三组分（如 KCl）以调节溶液的离子 强度，使它们相同。 除 KI 可作催化剂以外，其它的如 Ag、MnO2、FeCl3、Fe2(SO4)3 等 也都是该分解反应的很好的催化剂。
量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数
令 : V 表示H 2O 2 全部分解所放出的O 2 体积， Vt 表示H 2O 2 在 t时刻放出的O 2的体积， V0则表示初始时即t 0时 O 2的体积, 显然V0 0 再找出浓度与物理性质之间的关系： c 0 V V0 , c t V V t , x V t V 0
仪器：H2O2分解测定装置， 超级恒温槽，5mL 移液管
四、实验步骤
1. 调节超级恒温水槽的温度； 2. 用双连球鼓气，使皂膜润湿气管壁，并在量气管下部压出 3～5个皂膜备用（润湿和压皂膜时，三通都必须调至双连球 和量气管两通的状态，皂膜压好后，三通可调至三不通状态 备用）； 3. 向反应管中加入3％的H2O2溶液5mL及一个磁力搅拌子恒温 10min，向小试管中加入0.2mol/L的KI溶液，恒温10min； 4. 将KI溶液倒入反应管中，打开磁力搅拌器。 充分混合1～ 1.5min后，塞上反应管上的橡皮塞，同时旋转三通活塞至反 应管和量气管两通的状态，使反应放出的氧气进入量气管。 此时秒表开始，同时记录记下量气管中皂膜对应的位置读数 Z0，以后每隔1min记录一次读数Zt ，共10次。 5. 约二十分钟后，皂膜不再变化，记录皂膜位置读数为 。
五、数据记录与处理
数据记录（即本实验需测的原始数据）：
t / min
zt / ml
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
℃，所用试剂 的用量和浓度（注意测量精度，即量气管读数的有 效数字，记录时小数点后应有两位数字）。
数据处理（注意有效数字的运算规则及对数的 有效数字）：
过氧化氢催化分解反应是一级反应
一级反应： a A b B p P
皂泡量气管法测定过氧化氢催化分解反应的速率常数
皂泡量气管法测定过氧化氢催化分解反应的速率常数作者：黄浩炜罗安立关锦俊陈境凯曹铭隆潘湛昌胡光辉苏小辉来源：《化学教学》2017年第03期摘要：针对“测定过氧化氢的催化分解反应速率实验”中的水准瓶与量气管液面难以维持相平、易对反应起点误判的缺点，进行了实验改进。
用废旧的碱式滴定管组装成的皂泡量气管代替水准瓶，采用医用注射器注射催化剂的方法代替直接加入法，可便于控制反应的起始时间；用注射器调整皂泡的位置，可获得更多更精确的实验数据。
改进后的实验装置，在操作简便性、准确性和重现性上都有所提高。
关键词：过氧化氢；催化分解；反应速率；皂泡量气法；实验探究文章编号：1005–6629（2017）3–0066–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B1 引言目前，测定过氧化氢催化分解速率及半衰期的方法有很多，如量气管测量氧气体积的方法[1～4]、光度法测量过氧化氢含量的方法[5～6]、高锰酸钾滴定过氧化氢的方法[7]、排水法测量氧气体积的方法[8]等。
国内众多高等院校主要采用量气法测定过氧化氢催化分解的反应速率及半衰期[9～15]。
实验中为了测出反应进行一定时间时产生气体的体积，要求水准瓶的液面与量气管液面保持同一水平。
由于需要人手控制量气管液面和水准瓶液面保持一致，易出现两者不等压的情况，导致观察得到的体积变化读数误差较大。
为此，本文对实验装置进行了改进，在使用等压法的原理下，把水准瓶换成了皂泡量气管，并采用医用注射器注射催化剂，通过测量上升皂泡的位置随时间的变化来表示反应所产生的气体体积随时间变化的关系。
2 实验部分2.1 实验原理常温下过氧化氢的分解反应进行得很慢，反应的化学计量式为：由于反应（1）的速率较反应（2）慢得多，故总的反应速率由反应（1）控制，则H2O2分解反应的速率方程为：2.2 实验装置按图1（b）组装好装置，用注射器制造并调整出一个低位置的皂泡，打开三通活塞，通过观察皂泡位置有无变化以检查装置气密性是否良好。
皂泡量气管法测定过氧化氢催化分解反应的速率常数
皂泡量气管法测定过氧化氢催化分解反应的速率常数1引言目前，测定过氧化氢催化分解速率及半衰期的方法有很多，如量气管测量氧气体积的方法光度法测量过氧化氢含量的方法［5〜6］、高猛酸钾滴定过氧化氢的方法［7］、排水法测量氧气体积的方法［8］等。
国内众多高等院校主要采用量气法测定过氧化氢催化分解的反应速率及半衰期［9〜15］。
实验中为了测出反应进行一定时间时产生气体的体积，要求水准瓶的液面与量气管液面保持同一水平。
由于需要人手控制量气管液面和水准瓶液面保持一致，易出现两者不等压的情况，导致观察得到的体积变化读数误差较大。
为此，本文对实验装置进行了改进，在使用等压法的原理下，把水准瓶换成了皂泡量气管，并采用医用注射器注射催化剂，通过测量上升皂泡的位置随时间的变化来表示反应所产生的气体体积随时间变化的关系。
2实验部分2. 1实验原理常温下过氧化氢的分解反应进行得很慢，反应的化学计量式为：由于反应（1）的速率较反应（2）慢得多，故总的反应速率由反应（1）控制，贝U H202分解反应的速率方程为:2.2实验装置按图1 (b)组装好装置，用注射器制造并调整出一个低位置的皂泡，打开三通活塞，通过观察皂泡位置有无变化以检查装置气密性是否良好。
加入一定量的过氧化氢溶液于反应器中，加入搅拌子, 重新吹出皂泡并记录所在位置。
低速开启搅拌器，用注射器快速注射KI溶液，记下温度。
随着反应的进行，可观察到皂泡的位置在上升，表明有氧气产生，当皂泡上升2mL距离，记下第一个数据VI,之后每上升2mL依次记下皂泡量气管的示数V2、V3 -Vt。
改进前、后实验装置如图1 (a)、(b)所示。
3过程与讨论3. 1装置的改进图1 (a)是众多高校实验室测定过氧化氢催化分解速率及半衰期的装置[17],装置通过测定反应过程中产生的气体体积随时间的变化来测定过氧化氢催化分解速率。
实验中为了测出反应进行一定时间时产生氧气的体积，要求水准瓶的液面与量气管液面保持同一水平。
量气法测定过氧化氢催化合成
反应速率系数
一 实验目的 测定H2O2分解反应的速率系数和级数，并了解一级反应的特点。
二 实验原理 H2O2在没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，若用KI溶液为催化剂，则能加速其分
解。 22KI22O21OHOH+→ 该反应的机理是：
第一步 )( OHKIOKIOH222慢+→+ 第二步)( O21KIKIO2快+→ 由于第一步的反应速率比第二步慢得多，所以整个分解反应的速率取决于第一步。如果反 应速率用单位时间内H2O2浓度的减少表示，则它与KI和H2O2的浓度成正比： 2O2HKI2O2H2O2Hddccktc=− (2-40) 式中c表示各物质的浓度(mol L−1)，t为反应时间(s)，为反应速率系数，它的大小仅决定于温 度。2O 在反应过程中作为催化剂的KI的浓度保持不变，令，则KI22OHck 2O2H2O2H1ddcktc=− (2-41) 式中k1为表观反应速率系数。此式表明，反应速率与H2O2浓度的一次方成正比，故称为一级反 应。积分上式得：2 Hk 1 k=
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
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 （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：－dc H2O2/d t=k´c H2O2·c KI （Ⅳ）因为c KI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：－dc H2O2/d t=k c H2O2 （Ⅴ）（其中k=k´c KI）。
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：t1/2= 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∞-ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞（Ⅸ）（其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。
量气法测定过氧化氢催化分解
量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数一实验目的测定HO2分解反应的速率系数和级数，并了解一级反应的特点。
2二实验原理HO2在没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，若用KI溶液为催化剂，则能加速其分解。
222KI22该反应的机理是：第一步)( OHKIOKIOH222慢++第二步)( O21KIKIO2快+由于第一步的反应速率比第二步慢得多，所以整个分解反应的速率取决于第一步。
如果反应速率用单位时间内HO2浓度的减少表示，则它与KI和H2O2的浓度成正比：22O2HKI2O2H2O2H dd ccktc=−(2-40)1)，t为反应时间(s)，为反应速率系数，它的大小仅决定于温式中c表示各物质的浓度(mol L−度。
2O在反应过程中作为催化剂的KI的浓度保持不变，令，则KI22OH ckdd cktc=−(2-41)2O2H2O2H1式中k为表观反应速率系数。
此式表明，反应速率与H2O2浓度的一次方成正比，故称为一级反1应。
积分上式得：2 H k 1 k=∫∫=−ttcc tkcc 01dd02O2H2O2Htkcc t 10ln −= (2-42) 在一定温度与催化剂浓度下，k 1为定值，所以对一级反应而言，c 的值仅与t 有关，而与反应物初始浓度无关。
在H 2O 2催化分解过程中，t 时刻H 2O 2的浓度c t 可通过测量在相应的时间内反应放出的O 2体积求得。
因为分解反应中，放出O 2的体积与已分解了的H 2O 2浓度成正比，其比例常数为定值。
令V ∞ 表示H 2O 2全部分解所放出的O 2体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻放出的O 2体积，则， ∞∝Vc 0)(tt VVc −∞∝将上面的关系式代入式（2-89），得到 tkVVVcc t 10t lnln −=∞−∞= (2-43) ∞+−=−∞VtkVV t ln)ln(1若H 2O 2催化分解是一级反应，则以对t 作图应得一直线。
量气法测定过氧化氢催化分解
量气法是一种常用的方法，用于测定气体产物的生成量。
在过氧化氢催化分解的实验中，可以使用量气法来测量产生的气体（如氧气）的体积，从而确定反应的速率或反应物的摩尔比例。
以下是一个基本的量气法测定过氧化氢催化分解的步骤：
实验装置：准备一个密闭的反应容器，容器内部装有催化剂（如铁离子）和过氧化氢溶液。
实验条件：确保实验室环境的稳定性，例如温度和压力。
记录实验开始时的温度和压力。
反应开始：向反应容器中加入一定量的过氧化氢溶液，立即密封容器。
气体收集：在容器上设置气体收集装置，例如水封或气体收集瓶。
收集产生的气体，通常是氧气。
反应过程：观察反应过程，记录实验进行的时间。
注意保持温度和压力的稳定。
数据记录：在一定的时间间隔内，测量收集到的气体体积。
可以使用标定过的玻璃管、气体压力计或其他适合的装置来测量气体体积。
分析结果：根据收集到的气体体积和实验时间，可以绘制反应速率随时间变化的曲线。
通过分析曲线的斜率和变化趋势，可以获得关于过氧化氢催化分解反应的信息。
量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数
实验 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数一、实验目的1. 学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应2. 了解一级反应的特点，掌握用图解计算法求反应速率常数。
二、实验原理H 2O 2在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但加入催化剂（如Pt 、Ag 、MnO 2、碘化物）时能促使其较快分解，分解反应按下式进行：H 2O 2H 2O +12O2→ (C2-1)在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为：H 2O 2H 2O ++KI KIO （慢）→ (C2-2)KIO KI +12O2（快）→(C2-3)整个分解反应的速度由慢反应(C2-2)决定：222222O H KI O H O H c c k dt dc =- (C2-4)式中c 表示各物质的浓度(mol·L -1)，t 为反应时间(s )，22O H k 为反应速率常数，它的大小仅决定于温度。
在反应中作为催化剂的KI 的浓度保持不变，令KI O H 122c k k ⋅=，则2222O H 1O H c k dtdc =-(C2-5)式中k 1为表观反应速率常数。
此式表明，反应速率与H 2O 2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。
将上式积分得：01ln ln c t k c t +-= (C2-5)式中c 0、c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t 时刻的浓度。
反应半衰期为：112/1693.02ln k k t ==(C2-6) 由反应方程式可知，在常温下，H 2O 2分解的反应速度与氧气析出的速度成正比。
析出的氧气体积可由量气管测量。
令V ∞表示H 2O 2全部分解所放出的O 2体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻放出的O 2体积，则)(t t V V c -∝∞。
将该关系式带入(C2-5)，得到∞∞+-=-V t k V V t ln )ln(1 (C2-7)本实验采用静态法测定HO2分解反应速率常数，实验装置见图C2-1。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
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 （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：－dc H2O2/d t=k´c H2O2·c KI （Ⅳ）因为c KI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：－dc H2O2/d t=k c H2O2 （Ⅴ）（其中k=k´c KI）。
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：t1/2= 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∞-ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞（Ⅸ）（其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
斜率m=（3.00－2.71）÷（1000－738）
=－0.29÷262
≈1.10×10－3
故k=－m
=1.10×10－3
4、计算H2O2的分解反应的半衰期。
解：
t1/2=ln2/k
=0.693/k
=0.693÷（1.10×10－3）≈630s
七、实验分析与讨论
1、开始反应的前段时间，由于反应物混合尚为均匀，反应速率较慢，而导致时间间隔较大；随着反应的进行，反应逐渐趋于稳定，而产生的氧气的量也相对均匀了很多。但是我认为，前段反应时间间隔大的原因还可能是产生的部分氧气要用来填充胶管，而当我们以大约3mL为间隔记录数据时，实际上已反应产生比这个3mL偏大很多的氧气了，当然它相对就要花掉较多一点时间。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
标签：
化学
实验报告
过氧化氢
反应速率常数
教育
分类：药学资料
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、用ⅴ∞数据可以计算H2O2的初始浓度c0，如用KMnO4溶液滴定H2O2溶液，求得H2O2的初始浓度c0，再由c0计算ⅴ∞是否可以？
答：可以；
因为KMnO4溶液滴定H2O2溶液时，有以下关系式：2 MnO4－→5 H2O2→5 O2；当知道滴定KMnO4溶液的浓度和用掉的体积以及被滴定的H2O2溶液的体积，而先求得c0；接着就可根据关系式求得氧气的物质的量；又因为此时可以把氧气当作理想气体，最后就可以根据理想气体方程：PV=nRT，求得V（即ⅴ∞）。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
代入（Ⅵ）式可得：ln[（ⅴ∞-ⅴt）/ⅴ∞]=－kt（Ⅷ）
→ln（ⅴ∞-ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞（Ⅸ）
（其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。
－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）。
17.24
17.56
2.87
1210
0.83×10－3
20.92
13.88
2.63
1442
0.69×10－3
24.65
10.15
2.32
1743
0.57×10－3
28.28
6.52
1.87
2342
0.43×10－3
31.60
3.20
1.16
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。
反应的半衰期为：
t1/2= 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：
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量气法测定过氧化氢催化分解
反应速率系数
一实验目的
测定H
O2分解反应的速率系数和级数，并了解一级反应的特点。
2
二实验原理
H
O2在没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，若用KI溶液为催化剂，则能加速其分解。
2
22KI22
该反应的机理是：
第一步)( OHKIOKIOH222慢++
第二步)( O21KIKIO2快+
由于第一步的反应速率比第二步慢得多，所以整个分解反应的速率取决于第一步。
如果反
应速率用单位时间内H
O2浓度的减少表示，则它与KI和H2O2的浓度成正比：
2
2O2HKI2O2H2O2H dd ccktc=−(2-40)
1)，t为反应时间(s)，为反应速率系数，它的大小仅决定于温式中c表示各物质的浓度(mol L−
度。
2O
在反应过程中作为催化剂的KI的浓度保持不变，令，则KI22OH ck
dd cktc=−(2-41)
2O2H2O2H1
式中k
为表观反应速率系数。
此式表明，反应速率与H2O2浓度的一次方成正比，故称为一级反1
应。
积分上式得：2 H k 1 k=
∫∫=−ttcc tkcc 01dd
02O2H2O2H
tkcc t 10ln −= (2-42) 在一定温度与催化剂浓度下，k 1为定值，所以对一级反应而言，c 的值仅与t 有关，而与反应
物初始浓度无关。
在H 2O 2催化分解过程中，t 时刻H 2O 2的浓度c t 可通过测量在相应的时间内反应放出的O 2体积求得。
因为分解反应中，放出O 2的体积与已分解了的H 2O 2浓度成正比，其比例常数为定值。
令V ∞ 表示H 2O 2全部分解所放出的O 2体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻放出的O 2体积，则
， ∞∝Vc 0)(tt VVc −∞∝
将上面的关系式代入式（2-89），得到 tkVVVcc t 10t lnln −=∞−∞= (2-43) ∞+−=−∞VtkVV t ln)ln(1
若H 2O 2催化分解是一级反应，则以对t 作图应得一直线。
这种利用动力学方程的积分式来确定反应级数的方法称为积分法，从直线的斜率可求出表观反应速率系数k )ln(t VV −∞1。
如求反应的表观活化能E a ，则通过测定不同温度下反应速率系数，根据阿仑尼乌斯(Arrhennius)经验方程：
CTREk +−=1ln a (2-44)
以ln k
RE a 即可求得表观活化能E a 。
三仪器与试剂
仪器：超级恒温槽，移液管(5 mL)，实验装置见图2-32。
试剂：H 2O 2溶液(3%)，KI 溶液(0.2mol L
−1)。
0 c t T 1
四实验步骤
图2-32 H
O2分解测定装置
2
1-反应管；2-搅拌子；3-水浴夹套；4-温度计；
5-磁力搅拌器；6-三通活塞；7-双连球；
8-橡皮滴头(内盛肥皂水)；9-量气管
1. 调节超级恒温槽（见本书第五章§5-1.6）的水温为25.0±0.1℃或30.0±0.1℃。
2. 按图2-32装好仪器。
用双连球7通过三通活塞6向量气管鼓气，并压出皂膜润湿量气管内壁，以防止实验过程中皂膜破裂。
3. 在反应管中加入3% H
O2溶液5mL，将循环恒温水通入反应管外水浴夹套。
同时在一小
2
−1KI溶液5mL，放入恒温槽中恒温。
试管中移入0.2mol L
4．在反应管内加入搅拌子，打开磁力搅拌器，调节搅拌速度，使搅拌子在反应管中转速恒定，并在量气管下部压出皂膜备用。
5. 把小试管中的KI溶液倒入反应管中，约1分钟后塞上反应管上的橡皮塞，同时旋转活塞6使放出的氧气进入量气管。
任选一时刻作为反应起始时间，同时记下量气管中皂膜位置读数Z
，
0以后每隔1min记录一次读数Z t ，共10次。
6. 等分解反应基本完成后，此时反应管中没有气体放出，量气管中皂膜位置不再变化，记下量气管中皂膜位置的读数即为Z。
∞
五数据记录与处理
1. 记录反应条件（反应温度、催化剂及其浓度）并列表记录反应时间t和量气管读数Z
的对
t
应值。
2. 计算V和V t ：V，V。
tt ZZ−=0∞∞−=ZZ0∞
3. 以ln (V
－V t )对t作图，从所得直线的斜率求表观反应速率系数
∞
k。
1
六思考题
1. 反应中KI起催化作用，它的浓度与实验测得的表观反应速率系数k
的关系如何？
1
2. 实验中放出氧气的体积与已分解了的H
O2溶液浓度成正比，其比例常数是什么？试计算
2
5mL 3% H2O2溶液全部分解后放出的氧气体积（25℃，101.325 kPa，设氧气为理想气体，3% H2O2
−3 ）。
溶液密度可视为1.00 g cm
3. 若实验在开始测定V
时，已经先放掉了一部分氧气，这样做对实验结果有没有影响？为
什么？
实验指导参考
一、教学要点
1、物理量代浓度的概念及其在H
O2分解反应中的应用（H2O2 浓度与放出O2 体积之间的关系）。
2
2、动力学方程式的建立有微分法和积分法两种方法。
微分法：αkctc=−=dd r，这里r为反应速率，c为反应物H
O2 的浓度，t为时间，α为反应级数。
2
由此，ln ckr lnlnα+=ln k ln，以对作图为直线，斜率为反应级数α，截距为，即可求得反应速率系数k。
r
积分法：如教材所示，∞∞+−=−VktVV t ln)ln(，若对t)t V−作图为直线即证明这是一级反应，由斜率求得k 。
ln(V∞
3、反应过程中，t 时刻H
O2 的浓度c与在相应时间内反应放出的O2 体积成正比。
2
H
O2 溶液体积为0.010L，当时大气压为101325Pa，则
2
TVc×××××=−314.8010.010******** ，这里V是以mL为单位的O
的体积。
c ln
2
4、皂膜流量计的使用方法并示范之。
二、指导实验注意点
1、讲清皂膜流量计三通活塞的转向。
鼓泡时需缓慢有度，使皂膜清晰有序。
2、H
2
O2 与KI溶液须分别恒温十分钟以后方可混合。
计量体积可在任意是刻开始，以混合后一分钟内为宜。
应取较靠近量气管底部的皂膜作为计量用。
第一分钟内放出的O2 体积以5～6mL 为宜。
3、为求取V
∞
, 可在计时结束后再等待20分钟，即总反应时间在30分钟以上，此时的读数即可认为是V∞读数。
4、因为量气管读数为由大到小，计算时应予以换算。
设t
时读数为Z0，t 时读数为Z t，∞时读数为Z∞，则V t＝Z0 −Z t ，V∞＝Z0 −Z∞，所以V∞−V t＝Z t −Z∞。
三、数据处理示例
T=298.2 K c (H
2
O2)= 3% c (KI) = 0.2mol/ L V∞= 5.2mL t Z
t
V
∞−V t
ln(V
∞−
V t)
c ln c r ln r
0.00 48.60 43.40 3.7705 0.3547−1.0364
1.00 4
2.80 37.60
3.6270 0.3073−1.17980.0441 −3.1204
2.00 37.80 32.60
3.4843 0.2665−1.32250.0380 −3.2699
3.00 33.50 28.30 3.3429 0.2313−1.46390.0327 −3.4205
4.00 29.80 24.60 3.2027 0.2011−1.60410.0282 −3.5684
5.00 2
6.60 21.40 3.0634 0.1749−1.74340.0245 −3.7082
6.00 23.80 18.60 2.9232 0.1520−1.88360.0213 −3.8513
7.00 21.40 16.20 2.7850 0.1324−2.02180.0184 −3.9959
8.00 19.30 14.10 2.6462 0.1153−2.16060.0159 −4.1390
9.00 17.50 12.30 2.5096 0.1005−2.29720.0139 −4.2762
10.00 15.90 10.70 2.3702 0.0875−2.43660.0123 −4.4013
11.00 14.50 9.30 2.3300 0.0760−2.57680.0110 −4.5067
12.00 13.20 8.00 2.0794 0.0654−2.7274。