《过氧化氢催化分解实验报告(共6篇)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《过氧化氢催化分解实验报告(共6篇)（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划过氧化氢催化分解实验报告(共6篇)过氧化氢的催化分解一、实验目的：1用静态法测定H2O2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H2O2的分解反应如下：2H2O22H2O+O22.若该反应属于一级反应，则其速度方程应是：?dCH2O2dt?kCH2O2(2)式中：CH2O
2、2时间t时的H2O2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H2O2的分解，它们有Pt、Ag、MnO2、FeCl3、碘化物。本实验用I-作为催化剂。由于反应在均匀相中进行，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：H2O2+I-H2O+IO-H2O2+IO-H2O+O2则因d?CH2O2?A?kC?AI?CH2O2及dtd?CH2O2?B?kC?BIO?CH2O2dt其总反应速度为上两式之和，即：?dCH2O2dt?A?dCH2O2dt?B?dCH2O2dt?kACI?kBCIO?CH2O2
3、则kACI-=kBCIO-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，CI-或CIO-就可视为常数，令k=2kACI-=2kBCIOdCH2O2?2kACI?CH2O2?2kBCIO?CH2O2dt最后得：?dCH2O2dt?kCH2O2(3)若反应的速度慢于反应，则整个反应速度决定于反应，因而可假定其速度方程式，即为：dCH2O2?kACI?CH2O2dt从而亦可简化为：?式表示，H2O2的分解反应为一级反应。dCH2O2dt?kACI?CH2O2dt尽管k会因CI而变，但对H2O2分解来说，则仍是一级反应。4.一级反应的积分式为lnCH2O2=-kt+lnC0H2O2上式中C0H
4、2O2是反应开始时H2O2的浓度公式为直线方程，故我们若以lnCH2O2对时间作图而得一直线时，则可验证反应为一级反应。该直线之斜率为-k，截距为lnCH2O2。5.由于分解过程中放出的氧气体积与已被分解的H2O2浓度成正比，比例常数为定值，故在相应时间内分解放出氧的体积即可得出时刻t的H202浓度。令Vf表示H2O2全部分解时产生的O2气体体积。Vt表示在t时刻分解所放出的O2气体体积，则显然C0H2O2VfCH2O2代入式，得：ln=-kt+lnVf(5)Vf可由H2O2的体积及浓度算出。标定CH2O2之方法如下：按其分解反应的化学方程式可知一摩尔H2O2放出1/2摩尔O2，在酸性溶液中以
5、高锰酸钾标准溶?dCH2O2?kCH2O2(3)液滴定H2O2,求出CH2O2，就可由下式算出Vf：CKMnO4?VKMnO45C?H2O2VH2O22CHO?VH2O2RT(7)Vf?22?2PO2PO2氧分压即大气压减去实验温度下水的饱和蒸汽压。T即量气管的温度Vf亦可采用下面两种方法来求得：外推法：以1/t为横坐标，对Vt作图，将直线外推至1/t=0，其截距即Vf。加热法：在测定若干个Vt数据后，将H2O2加热至5060约15分钟，可认为H2O2已基本分解完毕，待溶液冷却到实验温度时读出量气管读数即为Vf，同学们可自择二者之一，与滴定结果作对照。6.当CH2O2=1/2C0H2O2时，t
6、可用t1/2表示，称为反应半衰期，代入式得(8)?kk上式表示：当温度一定时，一级反应的半衰期与反应速度常数成反比,与反应初浓度无关。t1/2?三、仪器和药品：1.仪器：H2O2分解速率测定装置；滴定管；秒表；移液管；锥形瓶。2.药品：H2O2溶液；KI溶液；H2SO4溶液KMnO4标准溶液。四、实验步骤：1.在图20-1所示装置中，将水准球内加水，使水位与量气管满刻度处齐平。与此同时调节恒温槽温度。2.调节恒温槽温度：在1000ml烧杯中加入250ml水，水温控制在25左右并使在实验中能够基本恒定。烧杯放在搅拌器座上。夹好测温用温度计。3.用移液管移取己恒温至25的10ml水放入洁净干燥的锥
7、形瓶中，再移取10ml已恒温到同样温度的H2O2注入到锥形瓶中。将已准确称量好的KI试剂克小心放在液面上勿使KI与液面接触，最后塞好橡皮塞，进行试漏。4.把锥形瓶小心的放入恒温槽，将三通活塞4旋与大气、量气管都相通，举高水准球使量气管充满水，然后再旋活塞4切断与大气的通路，但仍使系统内部联通，将水准瓶放到最低位置，若量气管中水位在2分钟内保持不变，说明系统不漏气，可以进行分解反应。5.旋动三通活塞与大气相通，使水面恰在量气管0刻度处，然后切断大气通路，打开搅拌器开关，同时记下时间，此时KI容器倾倒，KI溶于H2O2溶液中，分解反应开始，当O2开始释放出后应随时保持水准瓶和量气管液面在一水平线上
8、。定时读出量气管中气体体积。直到量气管中O2体积超过50mL。6.选用加热求Vf时，接通电源使水浴升温，温度可达到50，一刻钟后从水浴中移出反应瓶，冷却至室温后读出量气管读数V和T，记下当时的大气压力，计算出Vf。7.最后标定所用H2O2的原始浓度：用移液管取2mlH2O2放在锥形瓶中，加入10ml3mol/LH2SO4酸化后用已知浓度的KMnO4标准溶液滴定至淡红色为止。8.根据公式7计算出H2O2的浓度。图19-1H2O2分解速率测定装置。1-电磁搅拌器；2-锥形瓶；3-橡皮塞；4-三通活塞；5-量气管；6-水准瓶五、数据记录和处理1.数据记录：2计算H2O2的初始浓度及Vf，列出t、Vt
9、、及ln(Vf-Vt)表。标定2mlH2O2用去mol/L的KMnO4标准溶液ml。CKMnO4?VKMnO45根据公式7CH2?V?2=?5=mol/L2OH2O222?(25?273)CH2O2?VH2O2RT?Vf?22P22=10-5m3=58mlO第次课4学时第1页实验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：H2O2(l)=H2O(l)+1/2O2
10、(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)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=kcKIcA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-dIcA/dt=kIcA式中k=kcKI,将上式分离变量积分：当t=0时，CA=C0；t=t时，CA=Ct;定积分式为：?积分结果：lnct?kt?lnc0式是lnctt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ct，取得若干
11、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，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，间第2页tdcA?kdtCA0c0ACA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。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H2O
12、2的量成正比，其比例系数为定值。令V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：coV，ct将上述关系代入式，得：ln=-kt+lnV()如果以ln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。()为ln-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的不同时刻t时H2O2分解放出的氧气体积t(若干个数据)和反应终了时H2O2全部分解放出的氧气体积V，以ln对t作图得一直线，直线斜率为k，用作图法可求出反应速率常数k。V也可以不测，由“数据处理”
13、中介绍的方法计算得到。因数据是等时间间隔记录，按拉格朗日中值定理可知，ti?ti?1?ti?1()2Vti?1?Vti?1ti?1?ti?1则有dVtidti?由此作出ln(dVt/dt)t图，数据结果具有很强的线性规律，求出直线的斜率m即可得到其反应速率常数k/min-1=m。三、仪器和药品实验装置一套，2ml移液管1支，25ml移液管1支，dm3KI水溶液，3H2O2水溶液，表一块，反应器一只，备用针头一个,蒸馏水瓶一个。四、实验步骤1.按图安装好实验装置。第3页图过氧化氢催化分解装置图1量气管；2玻璃旋塞；3装有肥皂液的胶头；4单向鼓气球；5磁力搅拌器；6恒温水浴槽；7反应器；8温度计2
14、.反应器7中放入搅拌子，加入蒸馏水50ml；并移取3ml3%H2O2溶液，同时放入反应器7中。3.取下医用注射器，注射器上按上备用针头，吸取多于3ml的KI溶液将医用注射器中的KI溶液在备用锥形瓶中推至3ml处；拔下备用针头，将医用注射器按装在注射针头上，塞紧胶塞。4润湿量气管1。润湿时，一只手夹住另一边的皮管2，慢慢压气，一直到量气管顶端。5.测量反应开始后反应系统中不同时刻氧气体积。开动磁力搅拌器5，并将医用注射器中3mlKI溶液推入反应器，与其中的H2O2溶液混合，同时开始读表计时。反应即在室温下开始进行。每隔2分钟读取一次量气管收集的氧气体积数据，持续反应30分钟，读取16组时间t与体积Vt数据。6检验数据，作Vtt的草图。7倒掉废液，清洗玻璃仪器和针头，整理实验台。五、实验注意事项1.反应开始前，先开启搅拌器，再加入催化剂，注意
