过氧化氢分解速率常数的测定

过氧化氢分解速率常数的测定
Determination of H
一． 实验目的及要求
1.熟悉一级反应的特点
2.测定过氧化氢分解反应的速率常数和级数
3.了解各种因素对反应速率的影响
4.用图解法求过氧化氢分解反应的速率常数
二． 实验原理
凡是反应速度只是与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一
级反应。实验证明.过氧化氢分解的反应为
三． 实验方法
化学反应速度取决于许多因素.例如反应物的浓度﹑搅拌速度 ﹑反应压力﹑温度﹑催化剂等等。某些催化剂可以明显地加快反应速度。能加速H2O2分解的催化剂Pt﹑Ag﹑碘化物等等。
本实验用KI作为催化剂.在静态装置里测定H2O2分解反应的速度常 数（实验装置见第三部分）。H2O2在水溶液中分解释放出氧气的速 率较慢.加入KI时.速率加快.其反应按下面的步骤进行.即
Ct∝（V∞－Vt）
ln（V∞－Vt）＝－kt＋ln V∞（6）
如果以ln（V∞－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。
式（6）为ln（V∞－Vt）～t的直线方程.式中V∞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到不同时刻t时的H2O2分解放出的氧气体 积Vt（若干个数据）和反应终了时H2O2全部分解放出氧气体积V∞（一个数据）.以ln（V∞－Vt）对时间t作图得一直线.直线斜率为m＝－k .用作图法可求出反应速率常数k。
V∞可采用如下两种方法求取：
（1）外推法 以 为横坐标对Vt作图.将直线段外推至＝0.
其截距即为V∞
（2）加热法 在测定若干个Vt数据之后.将H2O2溶液加热至50－60℃约15分钟.可认为H2O2以基本分解。待完全冷却后.记下量气管 读数.即为V∞
V∞也可以不测.由“数据处理”中介绍的方法求出反应速率常数k
KI+
H2O2====KIO+H2O（慢）
（1）
KIO====KI+1/2O2（快）
（2）
由于第一步的速率比第二步慢得多.所以第一步为反应得控制步骤。 因而可以假定其反应的速率方程式为
式中.Ct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.故上式可以简化为
t＝0时.
t＝t时.
定积分式为
四．仪器和药品
1.实验装置一套（见下图）
电磁搅拌 器2.锥形
瓶3.橡皮塞来自百度文库
4.三通活
5.量器
5种实验装置优
积分结果
lnCt＝－kt＋㏑C0（5）
式（5）是lnCt～t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㏑Ct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。
2、V∞的求取：
由反应方程式可知.在恒温常压下.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。在H2O2催化 分解过程中t时刻H2O2的浓度可以通过测量相应时间内分解放出的 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。若以Vt和Ct表示时间t时量气管的读数和H2O2的浓度.表示H2O2完全分解时量气管的读数.则
如果该反应属于一级反应.则其反应速度方程应遵守下式：
式中：k为反应速度常数；Ct为时间为t式的反应物浓度。
将式(1)积分得：
式中： 为反应开始时H2O2的浓度。
如将(2)变换.可得：
该式子式是lnCt～t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数据后.以lnCt对时间t作图.可得一直线.表明该反应为一级反应.其斜率为反应速度常 数得负值－k.截距为㏑。