过氧化氢的分解

1、实验过氧化氢的分解一、 实验目的1测定 H2O2 分解反应的速率系数和半衰期。2熟悉一级反应的特点，了解温度和催化剂等因素对一级反应的影响。3学会用图解法求一级反应的速率系数。二、 实验原理过氧化氢是很不稳定的化合物， 在没有催化剂作用时也能分解， 但分解速度很慢。 但加入催化剂时能促使 H2O2 较快分解，分解反应按下式进行：H2O2 H2O+1 O2(1)2在催化剂 KI 作用下， H2O2 分解反应的机理为：HO+KI KIO+ H O （慢）(2)222KIO KI+ 1O2（快）(3)2KI 与 H2O2 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（

2、2）较（ 3）慢得多，成为H2O2 分解的控制步骤。HO 分解反应速率表示为：dc(H 2 O 2 )r =22dt反应速率方程为：dc(H 2 O 2 ) =kc(H 2O2)c(KI)(4)dtKI 在反应中不断再生，其浓度近似不变，这样（4）式可简化为：dc( H 2 O 2 )(5)=kc(H O)22dt其中， k=k c (KI)， k 与催化剂浓度成正比。由（ 5）式看出 H2O2 催化分解为一级反应，积分（5）式得： lnc= - kt（ 6）c0式中： c H O 的初始浓度； c t 时刻 H O 的浓度。02222一级反应半衰期t1为： t1= ln 2= 0.693(7

3、)22kk可见一级反应的半衰期与起始浓度无关，与反应速率系数成反比。本实验通过测定H O22分解时放出 O2 的体积来求反应速率系数k。从 H2O2= H2O+ 1 O2 中可看出在一定温度、一定2压力下反应所产生O 的体积 V 与消耗掉的 H O 浓度成正比， 完全分解时放出O的体积 V与2222H2O2 溶液初始浓度c0 成正比，其比例常数为定值，则c0 V 、 c0(V-V)1V- V代入（ 6）式得：ln改写成直线方程式：lnVV- V= - kt= - kt + lnV(8)VV以 ln(V -V)/V对 t 作图，得一直线，从斜率即可求出反应速率系数k。三、 仪器和药品仪器：磁力恒

4、温搅拌器、温度测量控制仪药品： 0.1mol/LKI溶液 ,1.294mol/L H2O 溶液2四、 实验步骤-1H O 溶液的配置和标定。量取14ml30%HO 溶液与烧杯中，加蒸馏水86ml，混11.4mol L2222合均匀，装入塑料瓶中。其浓度大约为1.4 mol L-1移取上述溶液10ml 于 100ml 容量瓶中，加水冲稀至刻度，混匀。再移取此溶液10ml于锥形瓶中，用量筒加入10ml3mol L-1H SO溶液，用 0.02mol L-1KMnO 标准溶液滴244定至淡红色为止，其滴定反应式如下：5H2 O2 2MnO 4- +6H+ =2Mn 2+ +5O2+8H 2O已知 K

5、MnO 4 溶液的浓度和滴定时所消耗KMnO 4 溶液的体积，可以计算出H 2O2 的浓度（重复滴定两次）2 将洗净烘干的锥形瓶按图201 装好，检查是否漏气。3 水浴槽内放入自来水，调至室温，并维持恒定。4 取下锥形瓶，打开活塞8，将量气管水位调至0 刻度处。移取 5ml KI 溶液和 5ml 蒸馏水于锥形瓶中，另外移取10ml H 2 O2 溶液与小塑料瓶中，用镊子将小塑料瓶轻轻立于锥形瓶中，塞紧塞子，移入水浴槽中。5 关闭活塞 8，打开弹簧夹11，将量器管中的水放出5ml 。6 开动电磁搅拌器，将锥形瓶中的塑料瓶摇倒，同时开动秒表记时。观察压力计，待压力计两边液面相平时，记下生成5ml

6、氧气的时间。然后将量气管中的水再放出5ml ，待压力计液面相平时，再记下时间。依次类推，直至放出50ml 水为止。7 取下锥形瓶，打开活塞8，再将量气管水位调至0 刻度处，移取 10ml KI 溶液与另一干净锥形瓶中，移取10ml H O 溶液与小塑料瓶中，重复上述操作。228 将水浴温度分别升高3和 6，并维持恒定。试剂用量同第一次实验，重复上述操作。9 用 702P 计算器进行数据处理。五、 关键操作及注意事项1 水浴槽温度应保持恒定，反应瓶移入水浴槽中需恒温10 分钟后才能开始实验。2 搅拌速度要平稳适中，每次实验的搅拌速度尽量一致。六、 数据处理1 V的计算由 H 2O 2 分解反应方程式可知2c0V(H 2O 2 )RT0H2O21V2p pH 2O+ O22每分解出 1molO2需要 2mol H2O 2，令 H 2 O 2 的初始浓度为 c0,实验用溶液的体积为V（ H 2O 2 ），则 V可以用下式求出：c0 V(H2O2)RTVp p02式中： p大气压p0 室温下的水饱和蒸气压。2 根据实验数据（ V ， t）以 ln（ V -V/V ）对 t 作图，有直线斜率求出反