过氧化氢分解速率与活化能的测定.doc

过氧化氢分解速率与活化能的测定一 、实验目的1、学会用图解法求出过氧化氢分解反应的速率常数 k 和活化能 Ea；2、熟悉一级反应的特点，从实验结果获得反应物浓度、温度、催化剂对一级反应速率的影响。二、实验原理H2O2在较低温度和高纯度时比较稳定，在酸性和中性介质中稳定，在碱性介质中易分解。若加热到426K以上，或有金属离子Fe3+、Mn2+、Cu2+、Cr3+等存在时都能大大加速H2O2的分解。用波长为320380 nm的光照射也会促进H2O2的分解：2H2O2(1) = H2O(l) + O2(g)实验证明过氧化氢的分解反应为一级反应。因此，H2O2浓度随时间变化的关系如下： （1）本实验在恒温下，以Fe3+作催化剂促进H2O2的分解。每隔一定时间取出一定量的H2O2，用酸抑制其分解后，以Mn2+为催化剂，用KMnO4标准溶液滴定，滴定反应方程式如下： 2MnO4- + 6H+ + 5H2O2 = 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O滴定至终点时，稍过量的KMnO4使溶液呈微红色，且10s不褪色。根据滴定反应中H2O2与KMnO4的计量关系，可求得溶液中H2O2的浓度： （2）将（2）式代入（1）式，合并常数项与lgH2O20为A得：从上式可知，以lgV(KMnO4)对t作图，所得直线的斜率为-k/2.303，因此从斜率可求得在温度T时H2O2分解反应的速率常数k。通过上述方法，在一定温度范围内，求得不同温度下H2O2分解反应的速率常数k，再根据阿仑尼乌斯经验公式：以lgk对1/T作图，所得直线的斜率为-Ea/2.303R，从直线的斜率可求出H2O2分解反应的活化能Ea。三、实验步骤1、速率常数的测定反应液的准备在250 mL锥形瓶中，加入25 mL 0.11 molL-1 H2O2水溶液（6 mL试剂 H2O2 溶液稀释至约500 mL），用新鲜纯水稀释至 200 mL，塞上塞子，在室温水浴中恒温30 min。反应加5 mL 0.1 molL-1 NH4Fe(SO4)2 溶液到反应液中，H2O2 开始分解，按下停表计时，记录恒温水浴温度。浓度分析在8个100 mL烧杯中各加15 mL 3 molL-1 H2SO4、1 mL 0.05 molL-1 MnSO4 溶液。H2O2分解反应进行至15 min时，从反应液中取10.00 mL到上述酸溶液中（这里酸对H2O2分解反应起抑制作用）。以后每隔15 min取出10.00 mL反应液加到酸里，记录反应液加到酸液中的时间。将烧杯中的溶液混和均匀，用0.003molL-1KMnO4溶液滴定，直到稍过量的KMnO4溶液的粉红色在10s内不褪去，即达到滴定终点，记录每次用去KMnO4溶液的体积。2、活化能的测定根据室温，调节恒温浴的温度为室温+4K，+8K，+12K，重复上述操作，分别测出在该温度下每次滴定用的KMnO4溶液体积和反应时间。四、实验数据记录与处理表1 一定温度下H2O2分解反应的速率常数k的测定 温度： 序号012345678时间t/min温度/平均温度/初读数/ mL-终读数/ mL-V(KMnO