1、 實驗八 催化分解速率常數測定一、實驗目的1.測定H2O2催化分解的反應速率常數。2.了解一級反應的特征。二、實驗原理過氧化氫是不穩定的化合物，易于分解。但是在沒有催化劑存在時，分解速率較慢。H2O2的分解化學計量式為：若以溶液為催化劑，則可加速其分解。其反應機理是：第一步：（慢）第二步：（快）由此看來，與H2O2生成中間化合物，改變了反應路徑，降低了反應活化能，而使反應加快。由于反應過程中不斷再生，其濃度不變，故起到催化劑的作用。因第二步比第一步速度快得多，故反應速度取決于第一步，即第一步控制整個反應過程的快慢。H2O2的分解反應速率方程表示為： (1)式中：各物質的濃度mol·d

2、m-3； 反應時間； 反應速率常數，其值僅決定于溫度。由于反應過程中的濃度不變，所以可將C(KI)與合并為新的常數，用表示，有k=C(KI)，則上式可簡化為： (2)式中為表觀反應速率常數。因此為時間-1。由上式可以看出，反應速率與反應物濃度的一次方成正比，故H2O2的催化分解為一級反應。且表觀反應速率常數是隨溫度和濃度變化而變化的。式(2)積分后可得： (3)式中C0H2O2的初始濃度； Ct時刻的H2O2濃度。在一定溫度，壓力下，反應所產生的O2的體積Vt與消耗的H2O2濃度成正比。完全分解時放出的O2體積V的與H2O2的初始濃度C0成正比。利用這一關系，可以用反應中O2的體積Vt的變化代

3、替H2O2濃度Ct的變化。因為： (4) (5)式中：f比例系數將上面兩式(4)和(5)代入積分后的速率方程(3)中，可得： 或 (6)以ln(VV)對作圖，可得到一條直線，并由斜率得出表觀速率常數值。但由于測定V比較麻煩，且不易準確，設法用其它方法代之：由起始以某時間間隔（1分鐘）連續測量數組析出O2的體積數據Vt，當反應進行到任一指定時刻，用為起始點，用相同的時間間隔測量另一組析出O2的體積數據 Vt，代入速率方程： (7)令，代入(6)和(7)式有：將上式的對數去掉 (8) (9)用(9)式減去(8)得： 令則：兩邊取對數： (10)以對作圖，可得出一直線，由直線斜率可求出值。三、儀器和

4、藥品電磁攪拌器一臺；量氣管、水準管各一支；移液管2支，0.5% H2O2；0.5mol·dm-3KI溶液；錐形瓶。四、實驗步驟1.按下圖安裝好儀器。2.檢查系統是否漏氣；提高水準管，使液面升高，然后固定水準管，如果量氣管的液面保持不變，可以認為系統不漏氣。3.用移液管量取的H2O2溶液注入錐形瓶中，再取溶液注入錐形瓶，開動電磁攪拌器，調節適當速度，當反應進行2分鐘左右時，塞緊膠塞，以此作為起始時間，即。以后，每隔1分鐘讀取量氣管上的讀數。（注意：讀數時應將水準管取下，將兩管液面對齊），一直到8分鐘，共記錄8個O2的體積Vt數據。隔一分鐘后，以此時作為第二個起始點，于第10分鐘、第11分鐘第17分鐘再記錄第二套O2體積Vt。測量完畢，倒出溶液，關掉攪拌器電源。五、數據記錄與處理1.按下表記錄實驗數據。2.用ln(VtV)對作圖。3.由直線斜率計算值k=斜率。日期： 室溫： 氣壓：12345678六、思考題1.計數時為什么要