物理化学实验讲义
物理化学实验讲义
实验6过氧化氢的催化分解
1，实验目的
1，一次反应速率常数K的测定，反应速率常数K与反应物浓度无关的验证2.通过改变催化剂浓度试验，得出反应速率常数K与催化剂浓度有关的结论。
第二，实验原理
H2O2在室温下分解缓慢，在催化剂存在下分解速率明显加快。
反应方程式为:H2O2= H2O+1/2O2
在催化剂存在下(如KI)。
反应机理为
H2O2+ki→KIO+H2O(1)KIO→ki+O2(2)
(1)的反应速度比(2)慢，因此H2O 2催化分解反应的速度主要由(1)决定。
如果假设反应为一级反应，反应速度公式如下:
？dcH2O2/dt？在反应过程中，由于碘化钾的不断再生，二氧化氯钾(3)
的浓度是恒定的，当与钾结合时仍然是恒定的，使其等于钾。
dcH2O2/dt？KcH2O2 (4)
分:ln(ct/c0)？？kt(5)
c0-H2O2的初始浓度
ct-H2O2的浓度
k-ki在反应到t时，H2O 2催化分解的反应速率常数
的大小可以用k或半衰期t1/2表示半衰期代表将反应物浓度减半所需的时间，即c？C0/2代入方程(5)得到:t1/2=(ln2)/k
有许多方法可以计算t时刻的H2O2浓度。
这个实验是通过测量反应产生的氧气体积来表示的，因为在分解过程中，产生的氧气体积与一定时间内分解的H2O2浓度成正比，其比例常数是一定值，即
1H2O2？H2O？O2
2-1-
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t？0 c0 0 0
t？ct？c0？x光ct？K(V？？c0？千伏？
1x 2V？-H2O2完全分解产生的氧气体积为
vt-与时间t反应时产生的氧气体积为
x-与时间t反应时，H2O 2的分解浓度为
，其中k为比例常数。
通过将该公式代入速率方程，可以得到
ln(ct/c0 )?在(五？？Vt)/V？？？Kt的意思是:在(V？？Vt)？？kt？lnV？
如果t是横坐标，ln(V？？Vt)是纵坐标，如果获得直线，则H2O2催化分解反应可以被验证为一级反应，并且速率常数K值可以从直线的斜率获得
和v？可以通过测量H2O2的初始浓度来计算公式如下:
V？？CH2O2V H2O 2R T2 P
p-氧的分压，减去水的饱和蒸汽压(查表)
CH2O 2-H2O 2的初始浓度
VH 202-实验中使用的H2O 2的体积r-气体常数t-实验温度K
3，实验仪器和试剂
1大气压。
仪器:氧气测量装置，一套
秒表，一个量筒，10毫升，一个移液管，25毫升，两个
10毫升，5毫升，一个
容量瓶，100毫升，一个
锥形瓶150毫升三个250毫升两个
酸式滴定管50毫升一个图1实验反应装置图
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试剂:H2O2溶液(~1.5摩尔/升)
高锰酸钾溶液(~ 0.02摩尔/升)
0.1摩尔/升碘化钾0.05摩尔/升碘化钾
3摩尔/升H2SO 4
4，实验步骤
1，安装仪器(图1)熟悉测量管和水平管的使用，使锥形瓶与测量管相通，造成液体差异，检查系统是否漏气。
2，固定水平管，将测量管中的水位固定在“0”位置，旋转三通活塞，将测量管与锥形瓶连接。
3，用移液管将25毫升0.1摩尔/升碘化钾和5毫升蒸馏水移入经洗涤和干燥的锥形烧瓶中。
(你为什么要这么做？)并加入电磁搅拌棒
4，用移液管将5 ml H2O 2倒入瓶中，迅速塞住橡胶塞，启动电磁搅拌器，同时启动秒表计时，然后将测量管和水平管中的水保持在同一平面上，记录每5ml氧气释放一次，直到释放50 ml氧气。
5，按照同样的方法，通过改变药物的剂量进行下列实验:(1)25毫升0.1摩尔/升碘化钾加10毫升过氧化氢(2)25毫升0.05摩尔/升碘化钾加10毫升过氧化氢
6。
确定H2O2的精确浓度:H2O2浓度用已知浓度的高锰酸钾溶液滴定，H2O2浓度由所用高锰酸钾的体积和浓度计算。
反应如下:
5 H2O2+2k MnO 4+3h2so 4 = 2mn SO4+k2so 4+8h2o+5o 2
操作方法如下:取10毫升H2O 2，置于100毫升带移液管的容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，取10毫升置于250毫升锥形瓶中，加入3摩尔/升H2SO4 5毫升(h2so4为酸性介质)在滴定开始时，用标准高锰酸钾溶液滴定必须缓慢，而在将来稍快(这是因为反应产物Mn2+起催化剂的作用，是一种自动催化反应)滴至溶液呈淡粉色重复滴定两次以计算H2O2浓度。
5，实验数据记录与处理
温度:℃大气压力:千帕
高锰酸钾浓度:摩尔/升
高锰酸钾体积:V1毫升V2毫升
1，计算过的H2O2浓度:
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2，查找V ∟:
2l-1vki/mlⅰⅱⅲvh2o 2/ml vh2o/ml
4，各组反应实验记录:时间t/Minⅰⅱⅲln〔V∝-Vt)/ml〕5ml H2O 2 10 mlH2O 2 VO2/ml 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50k/Min-1 t1/2/Min
5
6，从实验结果中回答以下问题:(1)k值与所用H2O2浓度的关系
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(2)t1/2(半衰期)与H2O2浓度的关系(3)k值与碘化钾浓度的关系六、试题
1，在反应过程中，搅拌的作用是什么，为什么搅拌应该是一样的？
2.确定H2O2催化分解反应速率常数K的意义是什么？为什么
3，H2O2催化分解是一级反应？一级反应的特征是什么？如何用作图法求反应速率常数k？
4，分析反应速率常数k与那些因素有关？这些因素和你在实验中得到的K值之间有什么关系？
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