一级反应过氧化氢分解反应速率测定实验
过氧化氢分解反应速率常数实验报告
过氧化氢分解反应速率常数实验报告目录1. 实验目的 (2)1.1 了解过氧化氢分解反应的基本原理 (2)1.2 学习使用不同方法测定化学反应的速率 (3)1.3 探究温度对过氧化氢分解反应速率的影响 (4)2. 实验原理 (5)2.1 过氧化氢分解反应的化学方程式 (6)2.2 计量学上的定义 (7)3. 实验材料与仪器 (7)3.1 材料列表 (8)3.1.1 过氧化氢溶液 (8)3.1.2 硫酸铁溶液 (9)3.1.3 碘化钾溶液 (10)3.1.4 蒸馏水 (10)3.1.5 反应容器 (11)3.1.6 计时器 (12)3.1.7 温度计 (13)3.1.8 滴定管 (14)3.1.9 过滤器 (14)3.1.10 试验台和其他辅助器材 (15)3.2 仪器设备 (16)3.2.1 温度控制器 (18)3.2.2 搅拌器 (19)3.2.3 通风橱 (20)3.2.4 安全设备 (21)4. 实验方法 (22)5. 实验数据记录与处理 (23)5.1 数据记录表格 (24)5.2 数据处理方法 (24)6. 实验结果与讨论 (25)6.1 反应速率随温度变化的情况 (25)6.2 实验结果的分析 (26)6.2.1 对实验结果的理论解释 (27)6.2.2 实验误差分析 (28)6.2.3 实验条件的优化建议 (30)1. 实验目的本实验旨在研究过氧化氢分解反应的速率常数，探究反应速率对温度、催化剂浓度等因素的影响。
通过改变实验条件，測定各个反应步骤的速率规律，并探讨过氧化氢分解反应的机理。
在这个过程中，我们将学习使用不同浓度过氧化氢溶液，控制不同的温度以及添加不同的催化剂来模拟实际的过氧化氢分解反应。
通过收集实验数据并进行计算，获得过氧化氢分解反应的速率常数，从而深入了解该反应的动力学特性。
1.1 了解过氧化氢分解反应的基本原理过氧化氢是一种常见的无机化合物，它在生物体系中可以起到生物信号分子或解毒剂的作用，同时在工业上也作为重要的氧化剂和漂白剂。
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。
实验14 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
第次课 4 学时河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 3 页实验14 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定一、实验目的1. 测定过氧化氢催化分解反应速率常数；2. 掌握通过测量反应系统的体积跟踪反应系统浓度从而研究反应速率的方法。
二、实验原理过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。
加入催化剂能够提高分解速率。
过氧化氢分解反应的化学计量式如下：H 2O 2(l) = H 2O(l) + 1/2O 2(g) 若以KI 为催化剂，在KI 作用下催化分解步骤为：KI(l) + H 2O 2(l) = KIO + H 2O(l) （慢） KIO = KI(l) + 1/2O 2(g)由于第一步的速率比第二步慢得多，所以，第一步为反应的控制步骤。
因而可以假定其反应的速率方程式为：-dc A /dt =k ’c KI c A式中，c A 为反应系统中反应到t 时刻H 2O 2浓度，因KI 在反应过程中浓度不变，故上式可简化为- d I c A /dt = k I c A （14.1） 式中k=k ’c KI , 将上式分离变量积分：当 t=0 时， C A =C 0 ； t=t 时， C A =C t; 定积分式为：⎰⎰=-AA C C t AAkdt c dc 00 （14.2） 积分结果：0ln ln c kt c t +-= （14.3） 式是t c t ~ln 的直线方程。
反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中氧气的浓度c t ，取得若干组c t 、t 的数据后，以lnc t 对t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k 。
物理化学的研究方法是采用物理的方法测定反应系统某组分的浓度，所谓物理的方法是利用反应系统某组分或各组分的某些物理性质（如体积、压力、电动势、折光率、旋光度等）与其有确定的单值函数关系的特征，通过测量系统中该物理性质的变化，间接测量浓度变化。
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。
物理化学实验报告讲义一级反应动力学—H2O2 催化分解速率系数的测定
实验31 一级反应动力学—H 2O 2催化分解速率系数的测定 预习要求1． 本实验中使用什么物质作为催化剂；其使用时的注意事项。
2． 本实验反应过程中反应物浓度的变化的表示方法。
3． 反应速率系数的概念及影响因素。
实验目的1．了解催化剂在催化反应中的作用特征。
2．测量H 2O 2催化分解反应的速率系数及表观活化能。
实验原理对于反应： a A + b B = y Y + z Z其反应速率与反应物的量浓度的关系可通过实验测定得到。
多数反应的速率方程的形式为：υA = k A c Aα c B β 若实验确定某反应物A 的消耗速率与反应物A 的浓度的一次方成正比，则该反应对A 为一级反应。
其反应速率方程为：—d c A / d t = k A c A （3-19） 以过氧化氢分解反应为例，H 2O 2 → H 2O + ½O 2实验证明过氧化氢分解反应的反应速率与H 2O 2（A ）浓度的关系符合式（3-19）。
将式（3-19）积分得：ln （c A / c A ，0）= -k A t （3-20） 式中：k A ——反应速率系数；c A ——反应时刻为t 时H 2O 2的浓度；c A,0——反应开始前H 2O 2的浓度。
在反应不同时刻测得H 2O 2的浓度,代入式(3-20)即可求出反应速率系数k A 。
H 2O 2分解过程中有O 2放出。
若保持生成O 2的温度、压力不变，可通过测量放出O 2的体积，经过代换得到溶液中H 2O 2的浓度。
设浓度为c A ，0的H 2O 2全部分解放出的氧气体积为V ∞，反应时刻t 时H 2O 2分解放出的氧气体积为V t ，则c A ，0∝V ∞ ； c A ∝（V ∞ – V t ）将以上关系式代入式（3-20）得：t k V V V t A ∞∞-=-ln（3-21） 或 V t k )V V (t ∞A ∞lg +2.303-=-lg （3-22） 以lg （V ∞-V t ）对t 作图。
一级反应—过氧化氢分解反应速率（数据处理）
五．实验结果及数据处理（1）H2O2分解反应速率常数的测定与计算本次实验采用差减法处理实验数据可分别得t及+∆t时刻方程为由k1=ln V∞V∞−V ttV∞−V t=V∞exp−k1tV∞−V t+∆t=V∞exp−k1t+∆t取∆t为恒等时间，则上两式相减得V t+∆t−V t=Aexp−k1t式中A=V∞1−exp−k1t为常数。
令B=ln A，上式又可写为ln V t+∆t−V t=−k1+B将数据测定分为前段与后段，以后段各数据分别对相等时间间距∆t的前段数据相减可得V t+∆t的一组数据，利用ln V t+∆t−V t对t作图而得到k1。
（2）半衰期的计算半衰期t=ln2k1①25mL0.05mol∙dm−3KI+10mL约1mol∙dm−3H2O2溶液。
取∆t为1.5min，得到如下数据。
表1利用ln V t+∆t−V t对t作图，得到如下图表。
故k 1=0.0136t =ln 20.0136=50.97②25mL0.1mol ∙dm −3KI +10mL 约1mol ∙dm −3H 2O 2溶液。
取∆t 为1.0min ，得到如下数据。
表2利用ln V t +∆t −V t 对t 作图，得到如下图表。
故k 1=0.0262t =ln 20.0262=26.46③25mL0.1mol∙dm−3KI+5mL约1mol∙dm−3H2O2溶液+10mL约1mol∙dm−3H2O。
取∆t为1.5min，得到如下数据。
表3利用ln V t+∆t−V t对t作图，得到如下图表。
=25.96故k1=0.0267t=ln20.0267。
量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数
仪器：H2O2分
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）； 3. 向反应管中加入3％的H2O2溶液5mL及一个磁力搅拌子恒温 10min，向小试管中加入0.2mol/L的KI溶液，恒温10min； 4. 将KI溶液倒入反应管中，打开磁力搅拌器。 充分混合1～ 1.5min后，塞上反应管上的橡皮塞，同时旋转三通活塞至反 应管和量气管两通的状态，使反应放出的氧气进入量气管。 此时秒表开始，同时记录记下量气管中皂膜对应的位置读数 Z0，以后每隔1min记录一次读数Zt ，共10次。 5. 约二十分钟后，皂膜不再变化，记录皂膜位置读数为 。
ln{ cA } ln{ cA0 x} k At ln{ cA0}
cA0 1 cA0 1 k A ln ln t cA t cA0 x
ln{ cA }对t 作图是一条直线，斜率的负值即 k A 。
速率系数的值与浓度单位无关。
k A具有时间 1 的量纲，表达为t1。一级反应
t / min
zt / mL
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 10 ∞
Vt / mL
V Vt
ln Vt V
mL
（1）原始数据以表格的形式在报告中列出；
V 计算Vt 和V：Vt Z 0 Zt ;V Z 0 Z , V Vt 及 ln Vt
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. 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
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。