试验八过氧化氢的分解速率ppt课件

實驗八 過氧化氫的分解速率,1,一、目的,在定溫下，用不同濃度的催化劑(KI)催化H2O2並求得反應速率常數(測氧氣體積),2,二、原理,1.催化劑 2.過氧化氫的分解 3.過氧化氫的級數(一級) 4.為何使用KI當催化劑,3,1.催化劑,定義: 是參與化學反應和改變反應速率，而本身沒有質量和化學性質的改變 類別: (1)正催化劑1:可降低正、逆反 應活化能，使正逆、反應速率增加 負催化劑:可增加正、逆反應 活化能，使正逆、反應速率降低,10,4,(2)均相催化2(homogeneous catalysis):反應物和催化劑在同一相中反應 非均相催化(heterogeneous catalysis):反應物和催化劑在不同相中反應 此實驗的催化劑為碘化鉀(KI)，為正催化 劑和是以均相來催化反應物,5,2.過氧化氫的分解,過氧化氫在酸中性和鹼性反應過程不同 1.酸中性下3: H2O2(aq) + 2 H+(aq) + 2e- 2H2O(l) H2O2(aq) O2(g) + 2 H+(aq) + 2 e- 總反應: 2 H2O2(aq) O2(g) + 2 H2O(l) 2.鹼性下4: OH-(aq) + H2O2(aq) HO2-(aq) + H2O(l) HO-2(aq) + H2O2(aq) O2(g) + OH-(aq) + H2O(l) 總反應: 2 H2O2(aq) O2(g) + 2 H2O(l),6,7,H2O2氧化過程為一級反應,8,9,一級反應,*圖片來源8,10,零級反應 一級反應 二級反應 斜率= -k 斜率= -k 斜率= k,*表格來源7,*圖片來源8,11,影響反應速率因素9,1.反應物的本性 4.接觸面積 2.濃度 5.催化劑 3.溫度 6.壓力,影響反應速率常數因素,1.反應物本性(活化能) 2.溫度 3.催化劑,12,4.為何使用KI當催化劑,1.因為使用鹵化鉀(特別是KI)，催化效果明顯，提高反應速率6 2.價格便宜 3.為正催化劑,13,H2O2加入催化劑(鹵化物)的比較6,H2O2在水溶液中為一弱酸，其酸常數(Ka)為2.410-12 (25) H2O2(aq) H+(aq) + HO2-(aq) H2O2為熱力學不穩定化合物，會自動分解 2 H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g) (G=-116.8 kJ/mol H2O2 ) G= H- TS (熵與焓、溫度與亂度),14,推論:溶解度KI(S)KBr(S)KCl(S),KX(s) K+(aq)+X-(aq)的焓變化很相近 (H31-32 kJ/mol) = G= H- TS =所以比較 KX(s)熵(熵與溶解度有關),15,H2O2與X-離子(X=Cl或Br)在水溶液中之反應須在酸催化下才有較快的反應 機制: H2O2 + X- + H+ HOX + H2O (慢) H2O2 + HOX O2 + X- + H+ H2O (快) *25時的反應速率常數,16,17,三、藥品與儀器裝置,儀器 藥品 1. 100ml燒杯*1 1.H2O2 2. 5、10ml移液管*1 2.KI 3. 水準瓶*1 4. 安全吸球*1 5. 量器管100ml*1 6. 250ml錐形瓶*1 7. 100ml量筒*1 8. 溫度計*1 9. 恆溫槽*1 10.鍋子*1,18,實驗步驟,19,1.將恆溫槽設定在35 (1)配製0.05N及0.1N碘化鉀溶液各10ml 2. (2)配製3%過氧化氫溶液5ml,20,(1)配置0.05N及0.1N碘化鉀(166.01g/mol)溶液。 0.05N：取0.083g 碘化鉀溶於10ml水中。 0.1N：取0.166g 碘化鉀溶於10ml水中。 (2)配製3%過氧化氫(34.2g/mol)溶液。 取0.86ml 35% H2O2 溶液稀釋至10ml。 當量數(Eq)= W=重量，M=分子量，n=每單位解離數,21,量氣管,水準瓶,3.,注意各接頭是否接緊!,22,4.將水準瓶中加入適量水，使水面與量氣 管頂端刻度相等，用手舉著。,Tip:盡量與0刻度同高為起始點,23,3%碘化鉀,過氧化氫溶液,35 ,5.吸量管吸5ml 3% H2O2溶液，注入置 於恆溫槽中之錐形瓶。 6.吸量管吸10ml 0.05N KI(催化劑)，迅速注 入瓶內塞回橡皮塞，放回恆溫槽中並激烈震 盪。,24,7.催化劑一注入即開始計時，每30秒紀錄一次產生的O2體積，至O2體積不再增加為止(通常須要1530分鐘)。 8.將錐形瓶移至45水浴加溫數分鐘後放回恆溫槽(保持密閉)，穩定後調整水面等高，記錄此時O2體積為V。 9.改用0.1N 碘化鉀溶液做催化劑，重複所有步驟。,25,以 對時間 t 作圖，可得一斜率 為k之直線，可求得反應速率常數 k。,氧氣濃度與過氧化氫有下列關係：,26,又可整理得下式: 所以若以 對t作圖，應得一斜率為 的直線，如此亦可求出k。,27,四、數據及結果,28,計算過程: 斜率 = -0.0015 斜率 = -k /2.303 = -0.0015 k = 0.00345 (反應速率常數),29,計算過程: 斜率 = -0.0025 斜率 = -k /2.303 = -0.0025 k = 0.00575 (反應速率常數),30,參考資料,1.奇摩知識家: 2. 維基百科:/wiki/%E5%82%AC%E5%8C%96%E5%8A%91 3奇摩知識家: 4奇摩知識家: 5奇摩知識家: 6張毓禎;何金昭;徐宜廷;邱一峰;卓靜哲; CHEMISTRY (THE CHINESE CHEM. SOC., TAIPEI) MAR. 2002 Vol. 60, No. 1, pp.119128 7維基百科: