物理化学实验报告讲义一级反应动力学—H2O2 催化分解速率系数的测定
过氧化氢催化分解速率常数的测定
过氧化氢催化分解速率常数的测定一、实验原理过氧化氢（H2O2）在存在催化剂的情况下，能够催化分解成水和氧气。
该反应速率与催化剂种类、催化剂浓度、温度等因素有关。
过氧化氢的分解反应可以用如下反应式表示：2H2O2 → 2H2O + O2在一定的反应条件下，反应速率的快慢可以通过测定反应的速率常数来确定。
速率常数k的单位是mol/(L/s)，表示单位时间内单位体积溶液中反应物的消耗量。
二、实验目的1. 了解催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响；2. 能够通过实验测定速率常数k。
三、实验仪器和试剂1. 50 mL锥形瓶、滴定管、分液漏斗、实验管夹等；2. 过氧化氢（H2O2）、氯化铁铵六水合物（NH4Fe(SO4)2·6H2O）。
四、实验步骤1. 实验前准备（1）空气中存在的灰尘和微生物等会影响实验结果，因此需先将仪器、试剂及其他必需的物品仔细清洗干净。
（2）将50 mL锥形瓶放入水浴中，加热至50℃。
2. 实验操作（1）将实验管夹夹住滴定管，用滴定管分别向50 mL锥形瓶中加入10 mL的H2O2溶液和2 mL的NH4Fe(SO4)2·6H2O溶液。
（2）迅速将实验管夹取下，并立即开始计时。
（3）记时，每隔30秒取出一个样品到冷水中浸泡降温。
（4）将样品移入滴定管中，加入一滴甲基橙指示剂，用已知浓度的Na2S2O3标准溶液滴定至淡黄色为止。
（5）按相同方法进行4次实验数据采集。
五、实验结果与分析序号时间t（min）[H2O2]（mol/L）实验室温度T（℃）Na2S2O3消耗量V （mL）1 0.5 0.020 21.8 22.02. 计算速率常数k值过氧化氢的分解反应速率遵循一级反应速率方程，即：-rate/k = d[H2O2]/dt = k[H2O2]根据速率方程，可用ln[H2O2]关于时间t的直线斜率来表示反应的速率常数k，其表达式是：其中，[H2O2]0为反应体系初始浓度，kt为反应时的ln[H2O2]的变化量。
[详细讲解]实验14过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
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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；2. 掌握通过测量反应系统的体积跟踪反应系统浓度从而研究反应速率的方法。
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：H 2O 2(l) = H 2O(l) + 1/2O 2(g)若以KI 为催化剂，在KI 作用下催化分解步骤为：KI(l) + H 2O 2(l) = KIO + H 2O(l) （慢）KIO = KI(l) + 1/2O 2(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：-dc A /dt =k ’c KI c A式中，c A 为反应系统中反应到t 时刻H 2O 2浓度，因KI 在反应过程中浓度不变，故上式可简化为- d I c A /dt = k I c A （14.1）式中k=k ’c KI , 将上式分离变量积分：当 t=0 时， C A =C 0 ；t=t 时， C A =C t;定积分式为：⎰⎰=-AA C C t A Ak d t c dc 00（14.2）积分结果：0ln ln c kt c t +-= （14.3）式是t c t ~ln 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c t ，取得若干组c t 、t 的数据后，以lnc t 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 。
物理化学的研究方法是采用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、电动势、折光率、旋光度等）与其有确定的单值函数关系的特征，通过测量系统中该物理性质的变化，间接测量浓度变化。
此种物理化学的实验方法最大的优点是可以跟踪系统某组分或各组分的物理性质的变化，从而，不需要终止反应，便可以随时测定某一时刻反应系统某组分或各组分的浓度。
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）。
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 +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。
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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：(C2-1)H 2O 2H 2O +12O2¡ú在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为：(C2-2)H 2O 2H 2O ++KI KIO £¨Âý£©¡ú(C2-3)KIO KI +12O2£¨¿ì£©¡ú整个分解反应的速度由慢反应(C2-2)决定：(C2-4)222222O H KI O H O H c c k dt dc =-式中c 表示各物质的浓度(mol·L -1)，t 为反应时间(s )，为反应速率常数，它的大小仅决22O H k 定于温度。
在反应中作为催化剂的KI 的浓度保持不变，令，则KI O H 122c k k ⋅= (C2-5)2222O H 1O H c k dtdc =-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：(C2-5)01ln ln c t k c t +-=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：(C2-6)112/1693.02ln k k t ==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。
量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数 ghz
O2
决定整个 反应的速率
( 慢)
( 快)
反应的速率方程：
dcH2O2 dt
k c c H2O2 KI H2O2
速率方程
dcH2O2 dt
k c c H2O2 KI H2O2
cKI为定值
令 k1 k c H2O2 KI
dcH2O2 dt
k c1 H2O2
一级反应
积分
ct c0
dcH2O2 cH2O2
三、实验仪器与试剂
仪器：H2O2分解测定装置; 超级恒温槽; 5 mL移液管
试剂：H2O2溶液 (3％); KI溶液 (0.2 mol/L)
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）；
mL; 浓度: mL; 浓度:
; mol∙L-1.
五、数据记录与处理
数据处理
t / min ０ １ ２ ３ … ８ ９ 10 11 12 ∞
zt / mL
Vt / mL
V Vt
mL
ln
VmLVt
注意有效数字的运算规则及对数的有效数字
(1) 原始数据以表格的形式在报告中列出；
(2) 举一例写出数据处理的计算过程 (要代入数据)；
反应动力学实验
量气法测定过氧化氢催化分解反应 速率系数
物理化学实验室
一、实验目的
1.测定H2O2分解反应的速率系数和级数； 2.了解一级反应的特点。 过氧化氢催化分解反应是一级反应
二、实验原理
H2O2
KI
H2O
一级反应过氧化氢分解反应速率测定
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：－dcH2O2/d t=k´cH2O2·cKI（Ⅳ）因为cKI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：－dcH2O2/d t=k cH2O2（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）。
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）。
一级反应过氧化氢分解反应速率测定
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：－dcH2O2/d t=k´cH2O2·cKI （Ⅳ）因为cKI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：－dcH2O2/d t=k cH2O2 （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）。
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）。
H2O2催化分解速率常数的测定及实验条件考察
多涉及一 级反应动力学 ，因此在药学类专业 开设 Ｈ ： ０ ： 分解实验具有实 际意义 。采用 静态法测定 Ｈ ０ 分解 反 应 的速率 常数和半衰期 ；考察催化剂浓度 、搅拌 条件等 因素对 反应速 率常数 的影 响。结果显 示催化 剂浓度 越
大 ，反应 速率常数越大 ；搅拌快慢及搅拌子 大小 对反应速率常数没有 明显影 响。Ｈ ０ 分解反应作 为物理 化学 创新性实验是 可行 的。 关键词 ：过氧化氢 分解 ；一级反应 ；速率常数 ；半衰期
Ｗ ＡＮＧ Ｙａ ｎ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｈｏ ｎ ｇ — ｚ ｈ ｕ ｏ ， ＷＡＮＧ Ｊ ｉ ｎ ｇ ，ＹＵＡ Ｎ Ｙｕ ｅ，Ｌ Ｉ Ｓ ａ ｎ — ｍｉ ｎ ｇ （Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｐ ｈ ａ ｒ ｍ ａ ｃ ｙ ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｐ ｈ ａ ｒ ｍａ ｃ ｅ ｕ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ０ １ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ａ ｂｏ ｌ ｉ ｓ ｍ ｉ ｎ ｖ ｉ ｖ ｏ ｏ ｆ ｎ ｅ ｗ ｄ ｕｇ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｉ ｎ ｖ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ｉ ｎ ｉ ｆ ｒ ｓ ｔ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｋｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ． Ｄｅ ｅ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｌ ｆ －ｌ ｉ ｆ ｅ ｏ ｆ Ｈ， ０，ｉ ｎ ａ ｑ ｕ ｅ ｏ ｕ ｓ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｍｉ ｒ ｎ ｅ ｄ Ｕ ． ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ；Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ｏ ｎｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｓ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｔ ．
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
———————————————————————————————— 作者:
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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。
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）。
2、由t—ln(ⅴ∞-ⅴt）图可以看出,反应前段时间产生约为等体积的氧气时所需的时间也大约一样；但是随着反应的进行,时间的间隔也慢慢地增大。从中可知道，反应速率不仅与温度有关系,而且与反应物的浓度有关，呈正比。
六、思考题
1、读取氧气体积时,量气管及水准瓶中水面处于同一水平面的作用何在?
答:反应开始前量气管里水面所受的压力与水准瓶水面所受的压力是一样的，都是P。反应开始后,由于氧气的产生,水面所受的压力增大而降低。读取氧气体积时,使量气管及水准瓶中水面处于同一水平面，就是继续保持内外的压力相等，有利于准确读取在ｔ时刻产生氧气的体积。
四、实验步骤
（１）组装仪器（实验室工作人员已经装好)。
(2）先用量筒量10mL蒸馏水和用吸量管吸取5mL 0.1mｏｌ·L-１KＩ溶液注入反应器的一室;再用另一支吸量管吸取５ｍL质量分数为2％的H2O2溶液于另一室。（注：此过程中各室的溶液都不能滴漏于另一边)。接着，盖好瓶塞，查漏。方法如下：
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）。
《物理化学基础实验》过氧化氢分解反应速率常数的测定实验
《物理化学基础实验》过氧化氢分解反应速率常数的测定实验一、实验目的测定H 2O 2催化分解的反应速率常数；了解催化剂对反应速率的影响。
二、实验原理所谓催化剂是指能改变反应速率而自身在反应前后的数量和化学性质都不发生变化的物质。
催化剂改变反应速率的作用叫催化作用。
有催化剂参与的化学反应称为催化反应。
常温常压下，在没有催化剂存在时，H 2O 2分解反应进行得很慢，但是使用催化剂后可以显著提高过氧化氢分解的反应速率。
H 2O 2的分解反应如下：H 2O 2→H 2O+1/2O 2某些催化剂可以明显地加速H 2O 2的分解，如Pt 、Ag 、MnO 2 、FeCl 3、碘化物，本实验用KI 作催化剂，由于反应是在均匀相（溶液）中进行，故称为均相催化反应。
该反应的反应机理是： H 2O 2+KI →H 2O+ KIO （慢） KIO →KI + 1/2O 2 （快）由于第一步的反应速率要比第二步慢得多，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 2O 2浓度的减少表示，则它与KI 和H 2O 2的浓度成正比：)()(1)(2222O H I O H c c k dtdc ⋅=-- （1）式中，c 表示各物质的浓度（mol ·L -1），t 为反应时间，k 1为反应速率常数（单位为：浓度-1·时间-1），其大小与温度、介质及操作条件如搅拌速度等有关，表示的是反应物浓度为单位浓度时体系的反应速率，故其值与反应组分的浓度无关。
由于催化剂在反应前后的浓度是不变的，即-I c 可视为常数，则：)()(2222O H O H c k dtdc ⋅=-（2）此时，反应的速率与反应物浓度的1 次方成正比，为一级反应。
式中k 为表观反应速率常数，其单位为时间-1，其值除与温度等有关以外，还与催化剂的浓度有关。
上式表明H 2O 2的分解反应为一级反应。
将上式积分可得： kt c c O H O H -=02222)()(ln（3）式中，022)(O H c 为反应开始时H 2O 2的浓度，)(22O H c 是反应到某一时刻H 2O 2的浓度。
实验3 过氧化氢催化分解速率常数的测定
实验三 过氧化氢催化分解速率常数的测定一、实验目的1、测定一级反应速率常数k ，验证反应速率常数k 与反应物浓度无关。
2、通过改变催化剂浓度试验，得出反应速率常数k 与催化剂浓度有关。
二、实验原理H 2O 2在常温的条件下缓慢分解，在有催化剂的条件下，分解速率明显加快，其反应的方程式为：H 2O 2= H 2O+1/2O 2在有催化剂（如KI ）的条件下，其反应机理为：H 2O 2 + KI → KIO + H 2O（1） KIO → KI + O 2（2）其中（1）的反应速度比（2）的反应速度慢，所以H 2O 2催化分解反应的速度主要由（1）决定，如果假设该反应为一级反应，其反应速度式如下：2222'/O H KI O H c c k dt dc =-（3）在反应的过程中，由于KI 不断再生，故其浓度不变，与'k 合并仍为常数，令其等于k 上式可简化为：2222/O H O H kc dt dc =-（4）积分后为：kt c c t -=)/ln(0（5）式中：0c ——H 2O 2的初始浓度；t c ——反应到t 时刻的H 2O 2浓度；k ——KI 作用下, H 2O 2催化分解反应速率常数。
反应速率的大小可用k 来表示，也可用半衰期2/1t 来表示。
半衰期表示反应物浓度减少一半时所需的时间，即2/0c c =，代入（5）式得：2/1t =(ln2)/k关于t 时刻的H 2O 2浓度的求法有许多种，本实验采用的是通过测量反应所生成的氧的体积量来表示，因为在分解的过程中，在一定时间内，所产生的氧的体积与已分解的H 2O 2浓度成正比，其比例常数是一定值即222221O O H O H +→0=t 0c 0 0t t = x c c t -=0 xx 21 )(t t V V K c -=∞∞=KV c 0式中：∞V ——H 2O 2全部分解所产生的氧气的体积；t V ——反应到t 时刻时所产生的氧气的体积；x ——反应到t 时刻时，H 2O 2已分解的浓度。
过氧化氢的催化分解实验报告
过氧化氢的催化分解一、实验目的：1．用静态法测定H 2O 2分解反应的速度常数和半衰期。
2．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。
3．掌握量气技术和体积校正，学会用图解计算法求出一级反应的速度常数。
二、实验原理：1. 凡反应速度只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H 2O 2的分解反应如下：2 H 2O 2 → 2 H 2O + O 2 （1） 2. 若该反应属于一级反应，则其速度方程应是：式中：C H2O2—时间t 时的H 2O 2浓度； k —反应速度常数。
3. 化学反应速度取决于许多因素，如反应物浓度、搅拌速度、反应压力、温度、催化剂等等。
某些催化剂可以明显的加速H 2O 2 的分解，它们有Pt 、Ag 、MnO 2、FeCl 3、碘化物。
本实验用I -（具体用KI ）作为催化剂。
由于反应在均匀相（溶液）中进行，故称为均相催化反应。
设该反应为一级反应，且按下列式进行：H 2O 2 + I - → H 2O + IO - （A ）H 2O 2 + IO - → H 2O + O 2 （B ） 则因及其总反应速度为上两式之和，即：则 k A C I - = k B C IO-[][]dtC d dtC d BO H AO H 2222-=-2222O H O H kC dtdC =-)2(()2222O H IO B I A O H C C k C k dtdC --+=-2222·H O A A H O I d C k C C dt -⎡⎤⎣⎦-=2222·H O B B H O IO d C k C C dt -⎡⎤⎣⎦-=亦即反应速度应为：由于催化剂在反应前后的浓度是不变的，C I-或C IO-就可视为常数，令k =2k A C I - = 2k B C IO –最后得：若反应（A ）的速度慢于反应（B ），则整个反应速度决定于反应（A ），因而可假定其速度方程式，即为：从而亦可简化为： 2222H O A H O I dC k C C dt--=⋅式（3）表示，H 2O 2的分解反应为一级反应。
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之老阳三干创作标签：分类：药学资料化学实验陈述过氧化氢反应速率常数教育一、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、超等恒温槽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·L1KI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分解的速控步调，H2O2分解反应的反应速率方程为：－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）。
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分歧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∞暗示H2O2全部分解放出的O2的体积；ⅴt暗示反应至t时刻放出的O2的体积；则由（Ⅰ）式可看出：定温定压下反应发生的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。
物化实验过氧化氢分解
过氧化氢分解一、 目的1．用测压法测定H 2O 2分解反应的速率常数和半衰期；2．熟悉一级反应的特点，了解反应浓度、温度和催化剂等因素对一级反应速率的影响。
二、 原理1．凡是反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应为一级反应。
H 2O 2的分解反应即属一级反应：H 2O 2=1/2 O 2+H 2O 其反应速率方程可写为：t A t A kc dtdc ,,-=-式中k 为反应速率常数，c A,t 为时间t 时的反应物浓度，积分得kt c c A tA -=0,,ln式中c A,0为反应开始时的初浓度。
以ln c A,t 对时间t 作图，可得一直线，其斜率为反应速率常数的负值-k ，截距为ln c A,0。
当c A,t =0.5 c A,0 时，则t 可用t 1/2表示，即反应的半衰期。
t 1/2 = ln2/k可见，在温度一定时，一级反应的半衰期与反应速率常数成正比，而与反应物的起始浓度无关。
2. 化学反应速率取决于许多因素，例如反应物浓度和压力、温度、催化剂、溶剂、酸碱度、光化反应的光强度、多相反应的分散度以及搅拌强度、微波、超声波、磁场等都可能对反应产生影响。
某些催化剂可以明显地加快反应速率，能加速分解H 2O 2的催化剂有Pt 、Ag 、MnO 2、CuO(多相催化剂)、Cu 2+、Fe 3+、Mn 2+、I - (均相催化剂)等。
3．动力学研究常通过间接测定与反应物或产物浓度呈一定数学关系的物理量随反应时间的变化来考察反应的速率和机理。
本实验采用测压法进行研究[1]，装置如图1。
（本次实验测定室温下的速率，未配套外循环恒温水浴装置）。
使H 2O 2分解反应在一个体积固定的体系内进行，反应过程放出的O 2将使系统内压强增加，通过与反应瓶相连的微压差测定仪跟踪压强增值随时间的变化研究反应的进程。
若p ∞表示H 2O 2全部分解时体系的最终压强增加值；p t 表示表示经反应时间t 后体系的压强增加值，由于恒温条件下有t O n ,2∝（c A,0- c A,t ）∝p t ，∞,2O n ∝c A,0 ∝p ∞，则速率方程的积分式亦可表示为：kt p p p t-=-∞∞ln以ln[(p ∞-p t )/Pa]对t 作图，由直线的斜率也可求得速率常数k 。
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之宇文皓月创作Determination of H2O2Decomposit ion Rate Constant 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；C t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lnC t～t的直线方程。
反应进行过程中.测定分歧时刻t 时反应系统中H2O2的浓度C t.取得若干组C t .t数据后.以lnC t对时间t作图.可得一直线. 标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㏑。
三．实验方法1.实验条件的设计：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.其反应按下面的步调进行.即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调。
因而可以假定其反应的速率方程式为式中.C t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.故上式可以简化为当t＝0时. C t＝C0t＝t时. C t＝C t 定积分式为积分结果lnC t＝－kt＋㏑C0（5）式（5）是lnC t～t的直线方程。
3实验三 过氧化氢分解
实验三 一级反应速率常数的测定-H 2O 2分解一、实验目的1. 熟悉一级化学反应的特点，了解温度和催化剂等因素对一级反应速率常数的影响。
2. 测定H 2O 2分解反应的速率常数和半衰期。
3. 学会用图解法求一级反应速率常数。
二、实验原理H 2O 2是不稳定的化合物，在没有催化剂作用时也能分解，但分解速率很慢。
当加入催化剂时能促使H 2O 2较快分解，分解反应按下式进行： H 2O 2 → 21H 2O + 21O 2 (3-1) 在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为：H 2O 2 + KI → KIO + H 2O (慢) (3-2)KIO → KI + 21O 2 (快) (3-3) KI 与H 2O 2生成了中间产物KIO ，改变了反应的机理，使反应的活化能降低，反应加快。
反应(3-2)较(3-3)慢很多，成为H 2O 2分解的控制步骤。
H 2O 2分解反应速率表示为：dtdc r )O (H 22=(3-4) 反应速度方程为： (KI))O (H )O (H 22'22c c k dtdc =- (3-5) KI 在反应中不断再生，其浓度近似不变，这样(3-5)式简化为：)O (H )O (H 2222kc dt dc =- (3-6) 其中，(KI)'c k k =，k 与催化剂浓度成正比。
由(3-6)式看出H 2O 2催化分解为一级反应，积分(3-6)式得： kt c c -=0ln (3-7) 式中：c 0——H 2O 2初始浓度；c ——t 时刻H 2O 2的浓度。
一级反应半衰期21t 为：kk t 693.0ln221==(3-8) 可见一级反应的半衰期与起始浓度无关，与反应速率常数成反比。
本实验通过测量H 2O 2分解时放出O 2的体积来求反应速率常数k 。
根据(3-1)式可知H 2O 2完全分解后放出的O 2体积V ∞与H 2O 2溶液初始浓度c 0成正比，其比例常数为定值，则c 0∝V ∞ c ∝(V ∞－V) (3-9)代入(3-7)式得：kt V V V -=-∞∞ln(3-10) 改写成直线方程式： ][ln ][ln V V kt V V V ∞∞+-=- (3-11) 以ln （V ∞－V /［Ｖ］）对t 作图，得一直线，从斜率即可求出反应速率常数k 。
h2o2催化分解速率常数的测定及实验条件考察
h2o2催化分解速率常数的测定及实验条件考察
h2o2催化分解速率常数的测定是一个相对复杂的实验过程，近年来因其对促
进药物分解、有机物氧化反应以及氯气降解等环境保护领域所具有的巨大意义，受到高校研究者和学者们的普遍关注。
h2o2催化分解速率常数的测定实验，首先需准备h2o2、Fe2+及I-这三种原料，若将有关皂化剂逐渐加入，则记录目标反应的发生，其次，可以确定其反应的各个条件，如反应温度、反应溶液的容量以及h2o2的浓度等，然后，利用h2co3及邻
苯二甲酸盐的一定量，将Fe2+的体积浓度稳定，同时测量h2o2的分解速率。
根据
实验结果，可以计算出h2o2催化分解的速率常数，该方法已成为目前研究h2o2催化分解速率常数的主流方法。
总之，h2o2催化分解速率常数的测定实验要求实验室蒙受良好的空气环境，
实验室应设立有专用的通风控制设备，保证实验的准确性；实验温度通常可在室温以下20℃以上60℃之间，以确保分解反应的正常进行；除此之外，反应前应配制
好计量为比例的反应溶液，以便稳定反应处于驱动状态。
只有在这些实验条件下，才能精确测定出h2o2催化分解速率常数，为理解并深入研究h2o2催化分解反应提供可靠依据。
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实验31 一级反应动力学—H 2O 2催化分解速率系数的测定 预习要求
1． 本实验中使用什么物质作为催化剂；其使用时的注意事项。
2． 本实验反应过程中反应物浓度的变化的表示方法。
3． 反应速率系数的概念及影响因素。
实验目的
1．了解催化剂在催化反应中的作用特征。
2．测量H 2O 2催化分解反应的速率系数及表观活化能。
实验原理
对于反应： a A + b B = y Y + z Z
其反应速率与反应物的量浓度的关系可通过实验测定得到。
多数反应的速率方程的形式为：
υA = k A c A
α c B β 若实验确定某反应物A 的消耗速率与反应物A 的浓度的一次方成正比，则该反应对A 为一级反应。
其反应速率方程为：
—d c A / d t = k A c A （3-19） 以过氧化氢分解反应为例，H 2O 2 → H 2O + ½O 2
实验证明过氧化氢分解反应的反应速率与H 2O 2（A ）浓度的关系符合式（3-19）。
将式（3-19）积分得：
ln （c A / c A ，0）= -k A t （3-20） 式中：k A ——反应速率系数；
c A ——反应时刻为t 时H 2O 2的浓度；
c A,0——反应开始前H 2O 2的浓度。
在反应不同时刻测得H 2O 2的浓度,代入式(3-20)即可求出反应速率系数k A 。
H 2O 2分解过程中有O 2放出。
若保持生成O 2的温度、压力不变，可通过测量放出O 2的体积，经过代换得到溶液中H 2O 2的浓度。
设浓度为c A ，0的H 2O 2全部分解放出的氧气体积为V ∞，反应时刻t 时H 2O 2分解放出的氧气体积为V t ，则
c A ，0∝V ∞ ； c A ∝（V ∞ – V t ）
将以上关系式代入式（3-20）得：
t k V V V t A ∞
∞-=-ln
（3-21） 或 V t k )V V (t ∞A ∞lg +2.303-=-lg （3-22） 以lg （V ∞-V t ）对t 作图。
如果得直线，则可验证过氧化氢分解反应为一级反应。
由直线斜率可求得反应速率系数k A 。
按照阿仑尼乌斯方程： ⎪⎭⎫ ⎝⎛--=T T R E k k a 121
211ln (3-23) 只要正确测量了两个温度下的速率系数,就可以利用式(3-23)计算反应的表观活化能。
H 2O 2分解反应的速率受H 2O 2的浓度，反应温度，pH ，催化剂种类及浓度等因素的影响。
本实验选用Fe(NH 4)(SO 4)2 做催化剂，测得的速率系数与温度、Fe 3+离子浓度和溶
液的pH有关。
如果反应温度高于60o C，Fe(NH4)(SO4)2容易因水解而失效。
仪器和药品
仪器：恒温槽；反应瓶及稳压系统；秒表；100 mL容量瓶；50 mL移液管；吸液管；滴瓶等。
药品：H2O2（aq.，w B=0.3）；Fe(NH4)(SO4)2（aq.,0.2 mol·dm-3）
图3-17 过氧化氢催化分解装置示意图
1.反应瓶；
2.催化剂储瓶；
3.恒温水浴槽；
4.加热器；
5.温度计；
6.搅拌机；
7.三
通阀；8.压力平衡管；9.量气管；10.玻璃三通；11.二通阀；12.胶皮管；13.高位
储水瓶；14.铁架台
实验步骤
1．调节恒温水浴至设定温度，回差为0.1o C。
取适量w B≈0.3的H2O2（aq.），稀释至100 mL。
2．检查装置气密性：取一套干燥反应器，按图3-17装配好仪器，打开二通阀举起水位瓶使两管水位升到中间位置，关闭二通阀放下水位瓶，把三通阀放到反应瓶与量气管相通与大气隔绝的位置，打开两通阀把水放回水位瓶一部分，观察量气管液面开始下降，然后停在某高度上，保持2 min不变就说明系统不漏气。
3．测量V t：取稀释后的H2O2（aq.）10 mL放入反应管1中，取催化剂2 mL放入储瓶2中，小心连接好仪器，勿让二者混合，放入恒温槽中恒温10 min。
恒温时把量气管的液面调至0刻度，使平衡管的液面与量气管保持水平。
三通阀通大气，把两种溶液混合均匀（先将盛有催化剂的储管向上旋转180度，使催化剂全部流入反应管，然后轻轻振摇反应管）。
当有大量气泡冒出时，调节三通阀使反应瓶与量气管相通而与大气隔绝，同时开始计时。
记录生成不同体积氧气所需时间。
需记录6—7个点。
4．测量V∞：将反应管置于50~60℃的热水中，使过氧化氢完全分解。
然后放回恒温水浴中恒温5 min后读取气体体积。
5．改变恒温槽的温度，测量另一温度下的速率常数。
注意事项：
（1）因H2O2长期放置会因分解而浓度降低，因此稀释时H2O2的取用量应根据浓度适当调整，一般为3~5 mL。
（2）为了保持反应系统压力恒定，应该随时保持量气管液面与平衡管液面在同一个水平面上。
每次读取气体体积时一定要使量气管和平衡管的液面相平。
（3）为防止催化剂分解，测V∞时，热水温度不要超过60℃。
数据处理
1．以lg（V∞–V t）对t作图，从所得直线斜率中求出反应速率系数k A。
2．写出以过氧化氢的消耗速率表示的过氧化氢分解反应的速率方程。
3．按式（3-23）计算反应的表观活化能E a。
思考题
1．反应速率系数与哪些因素有关？
2．过氧化氢的浓度是否要配得很准？加入反应瓶的过氧化氢体积是否要准确？硫酸高铁铵溶液的体积和浓度是否要准确？为什么？
3．反应过程中，如果量气管液面与平衡管液面不在同一个水平面上，对反应有何影响？
4．c A,0∝V∞；c A，t∝(V∞- V t)的比例常数等于什么？
知识拓展
1．测定各反应时刻指定物质的浓度可用化学分析法（简称化学法），也可用物理分析方法（简称物理法）。
化学法是指在反应过程中每隔一定时间取出一部分反应混合物，使用骤冷、酸碱中和、或试剂稀释等方法使反应迅速停止，记录时间，分析后可直接求出浓度。
物理法是测量反应系统在指定时刻某一物理性质（如电导，折射率，体积，压力，旋光度等），然后通过相关计算求出指定物质在相应时刻的浓度。
相对于化学法，虽然物理法需要一定的仪器设备，但具有时间短、速度快，不必终止反应的优点。
所选择的待测物理量一般满足以下要求：
（1）该物理性质与反应系统中某物质的浓度要有确定的函数关系。
（2）在反应过程中反应系统的该物理性质要有明显变化且方便可测。
（3）不能有影响测定的干扰因素，或有干扰因素但可以有办法消除之。