广工物化实验十三 过氧化氢的催化分解
过氧化氢的催化分解
过氧化氢的催化分解一、实验目的1、了解不同催化剂对过氧化氢（H2O2）催化分解速率的影响。
2、认知能催化分解H2O2的不同催化剂。
二、实验原理过氧化氢催化分解是一级反应：H2O2→H2O+1/2O2.。
（凡是反应速度只与反应浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。
）实验证明，过氧化氢的反应机理为一级反应.化学反应速度取决于反应物的浓度、温度、反应压力、催化剂、搅拌速度等许多因素。
许多催化剂如Pt、Ag、Cr、MnO2、FeCl3、CuO、血液、铁丝、炭粉、土豆丝等都能加速H2O2分解。
用土豆丝来催化分解H2O2溶液，说明生物体内不断产生的过氧化氢酶，可促使H2O2迅速分解，这种酶广泛存在于动植物组织中。
三、实验仪器与药品仪器：试管（2个）、具支试管（1个）、锈铁丝、气球、土豆丝、药品：H2O2溶液，四、实验步骤1，过氧化氢溶液的制备用移液管吸取30℅H2O2溶液5ml，置于50ml容量瓶中，稀释至刻度线，摇匀定容，即得实验用的H2O2溶液。
2，酶催化作用的验证实验取两只试管，在一支试管中放入切成细条状的土豆丝。
分别向两支试管中注入3%的H2O2 5ml,注意观察现象（放入土豆丝的试管中迅速产生大量的气泡，泡沫很快充满试管；用玻璃棒桶开泡沫，）插入带火星的木条，则木条立即复燃，而另一支试管中无明显现象。
3，用抽动法做“催化剂对H2O2分解速度的影响”的实验①取一支具支试管，在具支试管中加入10ml浓度30%H2O2溶液，在支管上装上小气球，通过橡皮塞插入一根已生锈的绕成螺旋状的粗铁丝。
②将螺旋状的锈铁丝向下插入H2O2溶液中是，注意观察现象的变化。
（H2O2迅速分解，锈铁丝表面上，有大量气泡产生。
气球鼓起；把铁丝向上拉，离开H2O2溶液，则反应不明显。
）③取下塞子，用带火星木条放在试管口，注意观察现象变化。
（则木条立即复燃，说明有O2生成。
）五、注意事项1、实验过程中注意安全2、玻璃仪器轻拿轻放六、思考题1，催化剂对反应速度有何影响？2，常用催化剂有哪些？。
过氧化氢的催化分解实验报告
过氧化氢的催化分解实验报告过氧化氢的催化分解实验报告引言：过氧化氢（H2O2）是一种常见的无机化合物，具有氧化性和漂白性质。
它在许多领域中被广泛应用，如医疗、卫生、环境保护等。
本实验旨在通过催化剂的作用，观察过氧化氢的分解速度，并探究催化剂对反应速率的影响。
实验材料：1. 过氧化氢溶液（浓度为3%）2. 催化剂：铁离子溶液、锰离子溶液、铜离子溶液3. 试管4. 称量器具5. 温度计6. 计时器实验步骤：1. 准备三个试管，分别标记为A、B、C。
2. 在试管A中加入适量的过氧化氢溶液。
3. 在试管B中加入适量的过氧化氢溶液和铁离子溶液。
4. 在试管C中加入适量的过氧化氢溶液和锰离子溶液。
5. 记录每个试管中溶液的初始温度。
6. 同时开始计时器，观察溶液的反应情况。
7. 记录每个试管中溶液的反应时间，并观察反应的变化。
8. 重复实验步骤2-7，使用铜离子溶液作为催化剂。
实验结果：通过实验观察，我们得到了以下结果：1. 在试管A中，没有加入任何催化剂的过氧化氢溶液分解速度较慢，反应时间较长。
2. 在试管B中，加入铁离子溶液后，过氧化氢溶液分解速度明显加快，反应时间缩短。
3. 在试管C中，加入锰离子溶液后，过氧化氢溶液分解速度也有所增加，但相对于铁离子溶液，反应时间较长。
4. 在试管D中，加入铜离子溶液后，过氧化氢溶液分解速度最快，反应时间最短。
讨论与分析：根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 催化剂对过氧化氢的分解速度有显著的影响。
加入铁离子、锰离子和铜离子作为催化剂，都能够加速过氧化氢的分解反应。
2. 不同催化剂的效果不同。
铁离子和铜离子催化剂对过氧化氢的分解速度影响最大，而锰离子的效果相对较弱。
3. 催化剂可以提高反应速率的原因是它们能够提供活化能降低的反应路径，从而加速反应的进行。
4. 催化剂的选择和使用条件对反应速率有重要影响。
在本实验中，铁离子和铜离子催化剂的效果较好，可能是因为它们与过氧化氢分子之间的相互作用更强。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定[仅供参考]
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过氧化氢催化分解反应速率常数的测定[仅供参考]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·L-1KI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：－dc H2O2/d t=k′c H2O2·c KI （Ⅳ）因为c KI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：－dc H2O2/d t=k c 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。
过氧化氢的催化分解
过氧化氢的催化分解一、实验原理过氧化氢水溶液在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但在含有催化剂I –的中性溶液中，其分解速率大大加快，反应式为：2H 2O 2 == 2H 2O + O 2(g)反应机理为： H 2O 2 + I – → H 2O + IO – k 1 (慢) (1) H 2O 2 + IO – → H 2O + O 2(g) + I – k 2 (快) (2) 整个分解反应的速率由慢反应(1)决定，速率方程为： 22-22H O 1H O I dc k c c dt-=因反应(2)进行得很快且很完全，I –的浓度始终保持不变，故上式可写成： 2222H O H O dc kc dt-=式中，-1I k k c =，k 为表观反应速率常数。
将上式积分得 0lnc kt c= 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 +-=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 ==设H 2O 2完全分解时放出O 2的体积为V ∞，反应t 时放出O 2的体积为V ， 则c 0∝V ∞，c ∝(V ∞ – V )，故 lnV kt V V ∞∞=-ln-V Vkt V ∞∞-= ln -+ln V V kt V ∞∞-=（）以ln(V ∞ – V )对t 作图应得一直线，从直线斜率(– k )即可求得H 2O 2分解反应的速率常数。
故实验需测定反应不同时刻O 2的体积V 及H 2O 2完全分解时O 2的体积V ∞。
V ∞可用下法之一求出。
(a) 加热法 在测定若干个V 数据后，将H 2O 2溶液加热至50~60 ℃ 约15 min ，可以认为H 2O 2已分解完全，待冷却至室温后，记下量气管的读数，即为V ∞。
(b) 浓度标定法 用KMnO 4标准溶液对H 2O 2原始浓度进行标定，O 2近似按理想气体处理，则有2222222H O H O O O O 2c V RT RT V n p p ∞⋅=⋅=⋅ 式中，2O p 为O 2的分压，是外界大气压与实验温度下水的饱和蒸气压之差。
过氧化氢的催化分解实验报告
过氧化氢的催化分解一、实验目的：1．用静态法测定H2O2分解反应的速度常数和半衰期。
2．熟悉一级反应特点，了解反应物浓度、温度、催化剂等因素对一级反应速度的影响。
3．掌握量气技术和体积校正，学会用图解计算法求出一级反应的速度常数。
二、实验原理：1. 凡反应速度只与反应物浓度的一次方成正比的反应，称为一级反应，实验证明H 2O2的分解反应如下： 2 H 2O 2 →2H 2O + O 2 （1）2. 若该反应属于一级反应，则其速度方程应是：式中：CH2O2—时间t 时的H 2O2浓度； k —反应速度常数。
3. 化学反应速度取决于许多因素，如反应物浓度、搅拌速度、反应压力、温度、催化剂等等。
某些催化剂可以明显的加速H2O 2 的分解，它们有Pt 、Ag 、MnO 2、FeCl3、碘化物。
本实验用I -（具体用KI ）作为催化剂。
由于反应在均匀相（溶液）中进行，故称为均相催化反应。
设该反应为一级反应，且按下列式进行：H 2O 2 + I - →H 2O + IO - （A ）H 2O 2 + IO - →H 2O + O 2 （B ） 则因及其总反应速度为上两式之和，即：则 k A C I - = kBCIO -[][]dtC d dtC d BO H AO H 2222-=-2222O H O H kC dtdC =-)2(()2222O H IO B I A O H C C k C k dtdC --+=-2222·H O A A H O I d C k C C dt -⎡⎤⎣⎦-=2222·H O B B H O IO d C k C C dt -⎡⎤⎣⎦-=亦即反应速度应为：由于催化剂在反应前后的浓度是不变的，C I-或C IO-就可视为常数，令k =2kACI - = 2kBCI O –最后得：若反应（A ）的速度慢于反应（B ），则整个反应速度决定于反应（A ），因而可假定其速度方程式，即为：从而亦可简化为： 2222H O A H O I dC k C C dt--=⋅式（3）表示，H2O2的分解反应为一级反应。
过氧化氢分解实验现象
过氧化氢分解实验现象一、实验现象过氧化氢（化学式H2O2）是一种常见的氧化剂，它可以分解为水和氧气。
在实验中，当过氧化氢溶液与催化剂（如锰（IV）氧化物）接触时，会发生分解反应。
这一反应产生的气体会引起一系列独特的现象。
实验现象包括：1.气泡产生：当过氧化氢与催化剂接触后，会立即产生大量气泡。
这些气泡是由分解后产生的氧气所形成的。
2.催化剂变色：催化剂通常会发生颜色变化。
例如，将过氧化氢与二氧化锰接触时，二氧化锰会从黑色变为棕色。
3.试纸变化：常用的过氧化氢试纸在接触过氧化氢后会变为蓝色或紫色。
这是由于过氧化氢分解产生的氧气气泡会改变试纸的颜色。
4.发光现象：在某些情况下，过氧化氢分解会产生发光现象。
例如，在漂白剂中加入荧光染料后，当过氧化氢分解时，荧光染料会发出荧光。
二、分解反应机理过氧化氢的分解反应符合以下方程式：2 H2O2 → 2 H2O + O2该反应是一个自催化反应，即反应中的产物同时也是反应物。
催化剂的作用是提供一个反应路径，降低反应的活化能。
三、实验条件和控制变量实验条件：•过氧化氢溶液：浓度为3%至30%的过氧化氢溶液可以用于此实验。
较高浓度的过氧化氢可能具有强氧化性。
•催化剂：常用的催化剂有二氧化锰、二氧化铁等。
在实验中，可以选择不同的催化剂以观察其对反应的影响。
•温度：实验室常温下进行实验即可。
•pH值：过氧化氢的分解速率与pH值有关。
在实验中，可以调整溶液的pH 值，观察分解反应的变化。
控制变量：•催化剂的用量：保持催化剂用量不变，以控制反应的速率。
•溶液体积：使用相同体积的溶液进行实验，以确保结果的可比性。
四、实验结果和讨论实验结果表明，过氧化氢分解反应是一个快速的反应，可以产生大量的氧气气泡。
催化剂可以加速反应速率，并促使反应更容易发生。
不同催化剂会导致不同的反应速率和颜色变化。
在实验过程中，注意到添加过氧化氢试纸后，试纸变为蓝色。
这是由于过氧化氢分解产生的氧气气泡与试纸反应，导致试纸颜色的改变。
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 +12O 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 +12O 2（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 dtdc =- (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KIO H122c 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：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：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H2O2分解反应速率常数，实验装置见图C2-1。
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。
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加入电解银、 二氧化锰、 碘化钾和三氯化铁等催化剂泽能促进其分解， 加快反应速率。 H2 O2 在 KI 作用下的催化分解按下列步骤进行： （1） （2） 由于反应（1）的速率较反应（2）慢得多，故总的反应速率由反应（1）控制，即H2 O2 分解 反应的速率方程应为：
KI 在反应过程中不断产生，故其浓度不变，上式可简化为：
（13-2）
或
（13-3）
如果由 ln（������ ∞ －������������ ）对 t 作图得到一直线，即可验证是一级反应，由直线的斜率就可以求出 反应的速率常数 k1. ������������ 的测定可用图 13-1 中的两栖装置完成 ������ ∞ 可用下列方法求得。 （1） 由滴定结果计算出实验中所用过氧化氢的物质的量������过氧化氢
+ 2+ 2MnO− 2 +5H2 O2 +6������ →2Mn +5O2 +8H2 O 2mol 5mol 0 CV1 cA��2 cA 0 =5cV1 /2������2 ������过氧化氢=cA 0 ������过氧化氢 式中：c——KMnO4 的浓度 ������1 ——滴定时消耗 KMnO4 的体积 cA 0 ——过氧化氢的初浓度 V2 ——滴定时所取过氧化氢的体积（即为 1ml，因为已经稀释 10 倍） ������过氧化氢 ——反应时所取过氧化氢的体积 （2） 按方程式H2 O2 → H2 0+1/2������2 算出过氧化氢完全分解生成氧气的物质的量������O2 （3） 由pO2 ������ ∞ =������O2 RT 求出������ ∞ ，T 为室温，pO2 为实验时的大气压减去实验温度下水的饱和 蒸汽压。 三、仪器和试剂 量气装置 1 套；磁力搅拌器 1 台；锥形瓶（250ml）2 个；秒表 1 个，滴定装置 1 套； 移液管数只； 约 3%过氧化氢； 0.0400mol/L 高锰酸钾； 0.100mol/L 碘化钾； 3mol/L 硫酸。 四、实验步骤 1. 检查图 13-1 的量气系统是否漏气。 方法：旋转三通活塞，是系统与外界想通。举高水准瓶使液体充满量气管，然后旋 转三通活塞使系统与外界隔绝，并把水准瓶放到最低位置，如果量气管中液面在 2min 内保持不变，即表示系统不漏气。 2. ������������ 的测定 （1） 校正开始液面读数为 50ml（读数时要使水准瓶和量气管液面保持同一水平） 。 （2） 用移液管取 25ml 水+5mlH2 O2 +10mlKI 于锥形瓶中，加入搅拌子，塞紧橡皮塞， 迅速按下秒表。 （3） 转动三通活塞，使量气管与锥形瓶相通，低速开启搅拌器（实验中应始终保持 搅拌速度恒定不变） ，高举水准瓶使与量气管液面保持同一水平。液面没下降 5ml，记录时间 t 和量气管的读数（中间不能停表） ，直至刻度为 100ml。 （4） 用移液管取 25ml 水+5mlH2 O2 +10mlKI 溶液，重复上述实验。 3. 测定过氧化氢的cA 0 （1） 用移液管移取 10ml 过氧化氢溶液于 100ml 的容量瓶中并稀释至刻度。 （2） 取稀释后的过氧化氢溶液 10ml 于锥形瓶中， 加入 5ml 硫酸溶液， 用高锰酸钾标 准溶液滴定至淡红色为止，记下所消耗高锰酸钾的体积������1 ，并重复滴定一次。 五、数据记录与处理 1、 分别计算出两次溶液实验的������ ∞ 2、 列出 t、������������ 、������ － ������ 、 ln （ ������ － ������������ ）的数据表。 ∞ ������ ∞
（13-1） 式中cA 0 ——过氧化氢起始浓度 ������������ ——t 时刻H2 O2 的浓度 ������1 ——速率常数 t——反应时间 由于反应中生成氧气，定温定压下，氧气体积的增长速率反映了过氧化氢的分解速率，氧气 体积越大，表明分解掉的过氧化氢越多，而未分解的过氧化氢的浓度即������������ 越小。设反应终了 （过氧化氢全部分解） 产生氧气的体积为������ 反应进行到 t 时刻氧气的体积为������������ ， 则������ ∞， ∞ －������������ 为 t 时刻尚未分解的过氧化氢在分解后产生的氧气的体积，显然cA 0 ������ cA 0 ∝ ������ ∞， ∞ －������������ ，将这两关 系式带入（13-1） ，得
3、 以 ln（������ ∞ －������������ ）对 t 作图，求出直线斜率。 4、 计算过氧化氢分解反应的速率常数 k1 和半衰期t1/2 =0.693/k1
实验十三过氧化氢的催化分解 一、目的要求 1. 学习使用量气法研究H2 O2 催化分解反应的实验方法； 测定器反应速率数 k 及半衰期 t1/2 2. 了解一级反应的特点，学习用积分法测定一级反应的速率常数及半衰期。 二、实验原理 在测定反应系统的浓度随时间的变化规律中，测定物理量体积 V 是常用的方法之一，对有 气体生成的反应，测定反应过程中气体的体积随时间的变化泽更为简便易行。 常温下过氧化氢分解反应进行得很慢，反应的化学计量式为：