实验20 过氧化氢的分解
实验 过氧化氢的分解 一、 实验目的
1(测定HO分解反应的速率系数和半衰期。 22
2(熟悉一级反应的特点，了解温度和催化剂等因素对一级反应的影响。 3(学会用图解法求一级反应的速率系数。
二、 实验原理
过氧化氢是很不稳定的化合物，在没有催化剂作用时也能分解，但分解速度很慢。但加
入催化剂时能促使HO较快分解，分解反应按下式进行: 22
1 HO?HO+O (1) 22222
在催化剂KI作用下，HO分解反应的机理为: 22
HO+KI?KIO+ HO (慢) (2) 222
1KIO?KI+O (快) (3) 22
KI与HO生成了中间产物KIO，改变了反应的机理，使反应的活化能降低，反应加快。22
反应(2)较(3)慢得多，成为HO分解的控制步骤。 22
dc(HO)22 HO分解反应速率表示为: r =22dt
dc(HO)22反应速率方程为: =k’c(HO)c(KI) (4) 22dt
KI在反应中不断再生，其浓度近似不变，这样(4)式可简化为:
dc(HO)22 =kc(HO) (5) 22dt
其中，k=k’c (KI)，k与催化剂浓度成正比。
c由(5)式看出HO催化分解为一级反应，积分(5)式得:ln= - kt (6) 22c0
式中:c——HO的初始浓度;c——t时刻HO的浓度。 02222
ln20.693一级反应半衰期t为: t== (7) 1122kk
可见一级反应的半衰期与起始浓度无关，与反应速率系数成反比。本实验通过测定HO22
1分解时放出O的体积来求反应速率系数k。从HO=== HO+O中可看出在一定温度、一定222222压力下反应所产生O的体积V与消耗掉的HO浓度成正比，完全分解时放出O的体积V与2222,
HO溶液初始浓度c成正比，其比例常数为定值，则cV、c(V-V) 22000,,,,
V-V ,代入(6)式得: ln= - kt V,
V-V V ,,改写成直线方程式: ln= - kt + ln (8) ,,,,VV
以ln(V-V)/[V]对t作图，得一直线，从斜率即可求出反应速率系数k。 ?
三、 仪器和药品
仪器:磁力恒温搅拌器、温度测量控制仪
药品:0.1mol/L KI溶液, 1.294mol/L HO溶液 22
四、 实验步骤
-11(1.4mol?LHO溶液的配置和标定。量取14ml30%HO溶液与烧杯中，加蒸馏水86ml，混2222-1 合均匀，装入塑料瓶中。其浓度大约为1.4 mol?L
移取上述溶液10ml于100ml容量瓶中，加水冲稀至刻度，混匀。再移取此溶液10ml
于锥形瓶中，用量筒加入10ml3mol?L-1HSO溶液，用0.02mol?L-1KMnO
标准
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溶液滴244
定至淡红色为止，其滴定反应式如下:
-+2+ 5HO2MnO+6H=====2Mn+5O+8HO，,22422
已知KMnO溶液的浓度和滴定时所消耗KMnO溶液的体积，可以计算出HO的浓度(重4422复滴定两次)
2( 将洗净烘干的锥形瓶按图20—1装好，检查是否漏气。
3( 水浴槽内放入自来水，调至室温，并维持恒定。
4( 取下锥形瓶，打开活塞8，将量气管水位调至0刻度处。移取5ml KI溶液和5ml蒸馏水
于锥形瓶中，另外移取10ml HO溶液与小塑料瓶中，用镊子将小塑料瓶轻轻立于锥形22
瓶中，塞紧塞子，移入水浴槽中。
5( 关闭活塞8，打开弹簧夹11，将量器管中的水放出5ml。
6( 开动电磁搅拌器，将锥形瓶中的塑料瓶摇倒，同时开动秒表记时。观察压力计，待压力
计两边液面相平时，记下生成5ml氧气的时间。然后将量气管中的水再放出5ml，待压
力计液面相平时，再记下时间。依次类推，直至放出50ml水为止。 7( 取下锥形瓶，打开活塞8，再将量气管水位调至0刻度处，移取10ml KI溶液与另一干
净锥形瓶中，移取10ml HO溶液与小塑料瓶中，重复上述操作。 22
8( 将水浴温度分别升高3?和6?，并维持恒定。试剂用量同第一次实验，重复上述操作。 9( 用702P计算器进行数据处理。
五、 关键操作及注意事项
1( 水浴槽温度应保持恒定，反应瓶移入水浴槽中需恒温10分钟后才能开始实验。 2( 搅拌速度要平稳适中，每次实验的搅拌速度尽量一致。
六、 数据处理
1( V?的计算
由分解反应方程式可知 HO22
cV(HO)RT1022 ,,VHOHO+O,,22220,2pp2每分解出1molO2 需要2mol，令的初始浓度为c0,实验用溶液的体积为VHOHO2222
cV(HO)RT022()，则V?可以用下式求出: ,,VHO,220,2pp式中:p——大气压
0 ——室温下的水饱和蒸气压。 p
2( 根据实验数据(V，t)以ln(V?-V/[V])对t作图，有直线斜率求出反应速率系数k，1
k，k，k。并求出相应的半衰期。 234
3( 以lnk—1/T作图，求其活化能。
七、 思考与讨论
1( 根据实验讨论反应速率系数与哪些因素有关, 2( 测定HO分解的反应速率系数由何意义, 22
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