物理化学 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数
D量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数
一.实验目的 1.熟悉一级反应特点,了解反应浓度、 温度、催化剂等因素对一级反应速度的 影响。 2.用量气法测过氧化氢分解反应的反应 速度常数。 3.学会用图解法求出一级反应的反应速 率常数 。
二.实验原理 1.知识回顾与扩充 ①化学反应速率指单位体积的反应系统中，反应进 度随时间的变化率，它是衡量化学反应快慢程度的 物理量 。 ②化学反应速率方程的基本形式:eE＋fF＋…→gG＋ rR＋…
根据Arrhennius方程： lnK=-Ea/RT+C
可求得表观活化能Ea。
三、；仪器与试剂 仪器：超级恒温槽，5ml移液管，H2O2分解测 定装置。 试剂：H2O2溶液（3％），KI溶液 （0.2mol/L）
四.实验步骤 1.调节超级恒温槽水温为30. 0±0.1℃ 2.连接好过氧化氢分解测定装置，用双连球通过三通活塞向 量气管鼓气，并压出皂膜润湿量气管内壁，以防止实验过程 中皂膜破裂。 3.在反应管中加入3％过氧化氢溶液5ml，将循环恒温水通入 反应管外水浴夹套。同时在一小试管中移入0.2mol/L KI 5ml放入恒温槽中恒温。 4.在反应管内加入搅拌子，打开磁力搅拌器，调节搅拌速 度，使搅拌子在反应管中转速恒定，并在量气管下部压出皂 膜备用。 5.把小试管中的KI溶液倒入反应管中，约1min后塞上反应管 的橡胶塞，同时转动活塞使氧气进入量气管，任选一时刻作 为反应起始时间，同时记下量气管中皂膜位置读数Z0，以后 每隔一分钟记录一次Zt，共10次。 6.等20分钟分解基本完成后，此时反应管中没有气体放出， 量气筒中皂膜位置不再变化，记下量气筒中皂膜位置的读数 即为Z∞。
注意事项： ①皂膜流量计三通活塞的转向。鼓泡时需缓 慢有度，使皂膜清晰有序。 ②过氧化氢和KI溶液须分别恒温十分钟以上 方可混合。计量体积可在任意时刻开始，混 合后约40秒为宜。应取较靠近量气管底部的 皂膜作为计量用。第一分钟放出的氧气体积 以4－7ml为宜。 ③求V∞，可在计时结束后再等待20分钟，即 总反应再30分钟以上，此时刻可认为是V∞。 ④量气管读数由大到小，计算时予以换算。
实验14--过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
实验14--过氧化氢催化分解反应速率常数的测定实验目的：1. 了解过氧化氢的催化分解反应。
2. 掌握反应速率常数的测定方法。
实验原理：过氧化氢在水溶液中会自发分解，产生氧气和水。
但是过氧化氢自身的分解速度非常慢，因此需要催化剂来加速反应速率。
催化剂可以降低活化能，使反应更容易进行。
H2O2(aq) → O2(g) + 2H2O(l)该反应为一级反应，其反应速率可以表示为：r = k[H2O2]其中，r为反应速率，k为反应速率常数，[H2O2]为过氧化氢浓度。
为了方便起见，我们可以使用实验时测得的氧气体积来代替反应速率，即：在反应中，过氧化氢的浓度随时间而减少，因此反应速率常数k也随时间而变化。
为了得到反应速率常数k的准确值，我们需要使[H2O2]在整个反应过程中变化量相对较小，通常可以在反应初期进行。
实验仪器和试剂：1. 实验室盛装设备2. 10 mL 滴定管3. 过氧化氢溶液（30%）4. 硫酸铜催化剂溶液6. 蒸馏水实验步骤：1. 将实验室盛装设备清洗干净，取出等压瓶并将其放入水中，保持水平。
使用10 mL 滴定管向等压瓶中滴加10 mL的过氧化氢溶液，尽量不在氧气冒出的条件下加入。
等压瓶中应剩余20 mL空气。
2. 在反应开始前，将硫酸铜催化剂溶液加入等压瓶中。
使用10 mL 滴定管向等压瓶中滴加0.5 mL的硫酸铜催化剂溶液，并轻轻摇荡等压瓶使催化剂充分混合。
3. 在反应开始后，使用滴定管向等压瓶中滴加氢氧化钠溶液。
每滴加入1 mL，滴加后轻轻摇荡等压瓶，注意观察等压瓶中气体体积变化。
反应开始前应先注意精密加水前的气体体积，以作为实验的参考。
4. 在反应过程中，每隔30秒记录一次氧气体积V和反应时间t，记录10分钟。
记录时，将等压瓶放在室温下，以保持反应温度稳定。
5. 测量完毕后，关闭水龙头，使用滴定管向等压瓶中滴加足量氢氧化钠溶液，并等待反应结束。
注意：反应结束后，等压瓶中还有一定量的过氧化氢未反应完全，因此等压瓶不能直接倒掉，要用蒸馏水清洗干净。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
斜率m=（3.00－2.71）÷（1000－738）
=－0.29÷262
≈1.10×10－3
故k=－m
=1.10×10－3
4、计算H2O2的分解反应的半衰期。
解：
t1/2=ln2/k
=0.693/k
=0.693÷（1.10×10－3）≈630s
七、实验分析与讨论
1、开始反应的前段时间，由于反应物混合尚为均匀，反应速率较慢，而导致时间间隔较大；随着反应的进行，反应逐渐趋于稳定，而产生的氧气的量也相对均匀了很多。但是我认为，前段反应时间间隔大的原因还可能是产生的部分氧气要用来填充胶管，而当我们以大约3mL为间隔记录数据时，实际上已反应产生比这个3mL偏大很多的氧气了，当然它相对就要花掉较多一点时间。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
标签：
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、用ⅴ∞数据可以计算H2O2的初始浓度c0，如用KMnO4溶液滴定H2O2溶液，求得H2O2的初始浓度c0，再由c0计算ⅴ∞是否可以？
答：可以；
因为KMnO4溶液滴定H2O2溶液时，有以下关系式：2 MnO4－→5 H2O2→5 O2；当知道滴定KMnO4溶液的浓度和用掉的体积以及被滴定的H2O2溶液的体积，而先求得c0；接着就可根据关系式求得氧气的物质的量；又因为此时可以把氧气当作理想气体，最后就可以根据理想气体方程：PV=nRT，求得V（即ⅴ∞）。
量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数(精)
实验量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数一、实验目的1. 学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应2. 了解一级反应的特点,掌握用图解计算法求反应速率常数。
二、实验原理H 2O 2在室温下,没有催化剂存在时,分解反应进行得很慢, 但加入催化剂(如Pt 、 Ag 、 MnO 2、碘化物时能促使其较快分解,分解反应按下式进行:H 2O 2H 2O +2O2→ (C2-1在催化剂 KI 作用下, H 2O 2分解反应的机理为:H 2O 2H 2O ++KI KIO (慢→ (C2-2KIO KI +12O2(快→ (C2-3整个分解反应的速度由慢反应 (C2-2决定:222222O H KI O H O H c c k dt dc =- (C2-4式中 c 表示各物质的浓度(mol·L-1 , t 为反应时间 (s , 22O H k 为反应速率常数, 它的大小仅决定于温度。
在反应中作为催化剂的 KI 的浓度保持不变,令 K I O H 122c k k ⋅=,则2222O H 1O H c k dtdc =-(C2-5式中 k 1为表观反应速率常数。
此式表明,反应速率与 H 2O 2浓度的一次方成正比,故称为一级反应。
将上式积分得:01ln ln c t k c t +-= (C2-5式中 c 0、 c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和 t 时刻的浓度。
反应半衰期为:112/1693. 02ln k k t ==(C2-6 由反应方程式可知,在常温下, H 2O 2分解的反应速度与氧气析出的速度成正比。
析出的氧气体积可由量气管测量。
令V ∞ 表示 H 2O 2全部分解所放出的O 2体积, V t 表示 H 2O 2在 t 时刻放出的 O 2体积,则 (t t V V c -∝∞。
将该关系式带入 (C2-5,得到∞∞+-=-V t k V V t ln ln(1 (C2-7本实验采用静态法测定 H 2 O2分解反应速率常数,实验装置见图 C2-1。
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标签：分类：药学资料化学实验报告过氧化氢反应速率常数教育一、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-1KI溶液。
质量分数为2%的H2O2溶液（新鲜配制）、0.1mol·L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：－dc H2O2/dt=k′c H2O2·c KI（Ⅳ）因为c KI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：－dc H2O2/dt=kc H2O2（Ⅴ）（其中k=k′c KI）。
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：定温定压下反的O 2的体积ⅴt 与被消耗的H 2O 2的浓度成正比，而ⅴ∞则与H 2O 2的初始浓度成正比，且两者比例系数，则：c 。
∝ⅴ∞；c ∝（ⅴ∞-ⅴt ）。
物理化学 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数
实验 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数一、实验目的1. 学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应2. 了解一级反应的特点，掌握用图解计算法求反应速率常数。
二、实验原理H 2O 2在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但加入催化剂（如Pt 、Ag 、MnO 2、碘化物）时能促使其较快分解，分解反应按下式进行：H 2O 2H 2O +12O2→ (C2-1)在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为：H 2O 2H 2O ++KI KIO （慢）→ (C2-2)KIO KI +12O2（快）→ (C2-3)整个分解反应的速度由慢反应(C2-2)决定：222222O H KI O H O H c c k dt dc =- (C2-4)式中c 表示各物质的浓度(mol ·L -1)，t 为反应时间(s )，22O H k 为反应速率常数，它的大小仅决定于温度。
在反应中作为催化剂的KI 的浓度保持不变，令KI O H 122c k k ⋅=，则2222O H 1O H c k dtdc =-(C2-5)式中k 1为表观反应速率常数。
此式表明，反应速率与H 2O 2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。
将上式积分得：01ln ln c t k c t +-= (C2-5)式中c 0、c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t 时刻的浓度。
反应半衰期为：112/1693.02ln k k t ==(C2-6) 由反应方程式可知，在常温下，H 2O 2分解的反应速度与氧气析出的速度成正比。
析出的氧气体积可由量气管测量。
令V ∞表示H 2O 2全部分解所放出的O 2体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻放出的O 2体积，则)(t t V V c -∝∞。
将该关系式带入(C2-5)，得到∞∞+-=-V t k V V t ln )ln(1 (C2-7)本实验采用静态法测定HO2分解反应速率常数，实验装置见图C2-1。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定之欧阳文创编
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定分类：药学资料标签：化学实验报告过氧化氢反应速率常数教育一、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·L1KI 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）。
量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数 ghz
O2
决定整个 反应的速率
( 慢)
( 快)
反应的速率方程：
dcH2O2 dt
k c c H2O2 KI H2O2
速率方程
dcH2O2 dt
k c c H2O2 KI H2O2
cKI为定值
令 k1 k c H2O2 KI
dcH2O2 dt
k c1 H2O2
一级反应
积分
ct c0
dcH2O2 cH2O2
三、实验仪器与试剂
仪器：H2O2分解测定装置; 超级恒温槽; 5 mL移液管
试剂：H2O2溶液 (3％); KI溶液 (0.2 mol/L)
四、实验步骤
1. 调节超级恒温水槽的温度；
2. 用双连球鼓气，使皂膜润湿气管壁，并在量气管下部压出3～5个 皂膜备用（润湿和压皂膜时，三通都必须调至双连球和量气管两通的 状态，皂膜压好后，三通可调至三不通状态备用）；
mL; 浓度: mL; 浓度:
; mol∙L-1.
五、数据记录与处理
数据处理
t / min ０ １ ２ ３ … ８ ９ 10 11 12 ∞
zt / mL
Vt / mL
V Vt
mL
ln
VmLVt
注意有效数字的运算规则及对数的有效数字
(1) 原始数据以表格的形式在报告中列出；
(2) 举一例写出数据处理的计算过程 (要代入数据)；
反应动力学实验
量气法测定过氧化氢催化分解反应 速率系数
物理化学实验室
一、实验目的
1.测定H2O2分解反应的速率系数和级数； 2.了解一级反应的特点。 过氧化氢催化分解反应是一级反应
二、实验原理
H2O2
KI
H2O
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实验 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数
一、实验目的
1. 学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应
2. 了解一级反应的特点，掌握用图解计算法求反应速率常数。
二、实验原理
H 2O 2在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但加入催化剂（如Pt 、Ag 、MnO 2、碘化物）时能促使其较快分解，分解反应按下式进行：
H 2O 2H 2O +
1
2O 2→
(C2-1)
在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为：
H 2O 2H 2O ++KI KIO
（慢）→
(C2-2)
K IO K I +
1
2
O 2（快）→
(C2-3)
整个分解反应的速度由慢反应(C2-2)决定：
22222
2O H KI O H O H c c k dt
dc =- (C2-4)
式中c 表示各物质的浓度(mol ·L -1)，t 为反应时间(s )，2
2O H k 为反应速率常数，它的大小仅决定
于温度。
在反应中作为催化剂的KI 的浓度保持不变，令KI
O H
12
2c k k ⋅=，则
222
2O H 1O H c k dt
dc =- (C2-5)
式中k 1为表观反应速率常数。
此式表明，反应速率与H 2O 2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。
将上式积分得：
1ln ln c t k c t +-= (C2-5)
式中c 0、c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t 时刻的浓度。
反应半衰期为：
1
1
2/1693.02ln k k t ==
(C2-6)
由反应方程式可知，在常温下，H 2O 2分解的反应速度与氧气析出的速度成正比。
析出的氧气体积可由量气管测量。
令V ∞表示H 2O 2全部分解所放出的O 2体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻放出的O 2体积，则)(t t V V c -∝∞。
将该关系式带入(C2-5)，得到
∞
∞+-=-V t k V V t ln )ln(1 (C2-7)
本实验采用静态法测定H
2O
2
分解反应速率常数，实验装置见图C2-1。
三、仪器和试剂1．试剂
2．仪器
图C2-1 H 2O 2分解反应速率测量装置
1.电磁搅拌；
2.茄形瓶；
3.磨口塞；
4.活塞；
5.量气管；
6.水准瓶；
7.塑料盖
四．实验方法和实验条件的设计
1. 借助于实验装置和试剂，如何能获得用KI 作催化剂时H 2O 2分解反应的表观反应速率常数k 1？
2. 令α
KI
O H
12
2c k k ⋅=，若要进一步验证该反应对KI 确实为一级反应，即α=1，并要获得该反应的速率常数2
2O H
k ，在目前的实验条件还要如何设计实验？请写出实验思路并完成实
验。
3. 化学反应速率取决于许多因素，如反应物的浓度、搅拌速度、温度、催化剂等。
除碘化物外，能加速H 2O 2分解的催化剂还有Pt 、Ag 、MnO 2、Fe 等等。
在实验时间允许的范围内，可改变实验条件，考察其他条件对H 2O 2分解反应的表观反应速率常数k 1的影响，进一步丰富该实验内容。
五、实验步骤
1．H 2O 2分解反应速率测量装置见图C2-1。
用移液管移取25 mL 浓度约为0.35 %的H 2O 2溶液放入茄形瓶中，加入磁搅拌子。
用电子天平准确称量50 mg 左右的KI(s)放入到小塑料盖内，再用镊子将其小心放入到盛有H 2O 2溶液的茄形瓶中，让盖子漂浮在液面上，不能让H 2O 2接触到KI(s)。
2．试漏。
旋转活塞4使量气管与大气相通，举高水准瓶，使液体充满量气管。
然后旋紧磨口塞3，通过反复调整水准瓶和活塞4到合适的位置，让反应体系和量气管相通而与大气隔绝的情况下，量气管内液面的位置在刻度1.00附近。
读取量气管液面对应的读数。
然后把水准瓶放在较低的位置，若量气管中的液面仅在初始有下降，而在随后2 min 内保持不变，表示系统不漏气；否则应找出系统漏气的原因，并设法排除之。
注意：读取量气管读数时务必使水准瓶内液面和量气管内液面处于同一水平。
提示：系统漏气多发生在茄形瓶磨口塞处，可涂抹凡士林或真空脂。
3．用手摇动茄形瓶，使塑料盖中的KI(s)与H 2O 2充分混合，记录反应起始时间，同时开启电磁搅拌开关，调节搅拌速度至中档。
4．每隔一定时间读取量气管内液面所对应的刻度一次，直至反应进行到10 min ~12 min 左右，记录的实验点有7~8个即可结束本次实验。
为避免量气管内因气压增大而漏气，在液面下降的同时，应慢慢移动水准瓶，使两液面大致保持在同一水平面，直至反应结束。
5．改变催化剂KI(s)的量分别为100 mg 和150 mg 左右重复上面的实验。
6．过氧化氢的准确浓度的标定。
移取H 2O 2溶液10 mL 置于150 mL 锥形瓶中，加入10 mL 3 mol·L -1 H 2SO 4溶液，用0.02260 mol·L -1 KMnO 4标准溶液滴定至淡粉红色，读取消耗KMnO 4标准溶液的体积。
重复三次，取平均值。
六．数据处理
1．实验中V ∞可用化学分析法测定。
先在酸性溶液中用KMnO 4标准溶液滴定求出过氧化氢的起始浓度，滴定反应为：
2M nO 4-6H +
++5H 2O 2
2M n
2+
+5O 2
+8H 2O
再求所用过氧化氢按式(C2-1)完全分解时产生O 2的摩尔数，根据理想气体状态方程就可以计算出V ∞，即
*
O
H O 22p
p RT n V -=
∞大气 (C2-8)
式中：p 大气为大气压，*
O H 2
p 为实验温度下水的饱和蒸汽压；T 为实验温度；R 为气体常数。
严格地讲，用含水量气管测量气体体积时，都包含着水蒸气的分体积。
若在某温度时，水蒸气已达饱和，则V t 应按下式计算：
)1(*
,2大气
测量p p V V O H t t -
=
2．福廷式气压计读数的校正（压力计在218房间）
气压计的校正公式为：
∆-∆-=t t p p 大气 (C2-9)
式中，p t 为气压计的读数，∆t 为温度校正项，∆为重力加速度及气压计本身的误差校正项。
本实验使用的福廷式气压计∆ = 0。
温度校正项∆t 为：
t
t p t
t βαβ+-=
∆1)( (C2-10)
已知在0~35℃时，汞的平均体膨胀系数β ＝0.0001815 o C -1，黄铜的平均线膨胀系数为
α ＝0.0000184 o C -1。
3．水的饱和蒸气压（*
O H 2
p /Pa ）与温度的关系
摘自：印永嘉主编. 物理化学简明手册. 北京：高等教育出版社，1988：132。
七．思考题
1．若实验在开始测量时，已经先放掉了一部分氧气，这样做对实验结果有没有影响？为什么？
2．读取O 2体积时，为什么要使水准瓶内液面和量气管内液面处于同一水平？。
3.反应中KI 起催化作用，它的浓度与实验测得的表观反应速率常数k 1的关系如何？。