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

过氧化氢催化分解反应速率常数的测定

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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、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/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）。

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：