Xác định hằng số tốc độ phản ứng phân hủy xúc tác hydro peroxide

I. Mục đích thí nghiệm

1. Xác định hằng số tốc độ phản ứng phân hủy xúc tác hydro peroxide;

2. Nắm vững phương pháp theo dõi nồng độ của hệ thống phản ứng bằng cách đo thể tích của nó và do đó nghiên cứu tốc độ phản ứng.

II. Nguyên tắc thí nghiệm

Hydrogen peroxide phản ứng phân hủy diễn ra rất chậm khi không có chất xúc tác. Thêm chất xúc tác có thể tăng tốc độ phân hủy. Công thức hóa học của phản ứng phân hủy hydro peroxide như sau:

H2O2 (l) = H2O (l) + 1 / 2O2 (g)

Nếu......KILà chất xúc tác, trong......KICác bước phân hủy xúc tác dưới tác động là:

KI (l) + H2O2 (l) = KIO + H2O (l)(chậm)

KIO = KI (l) + 1/2O2 (g)

Vì tốc độ của bước * chậm hơn nhiều so với bước thứ hai, bước * là bước kiểm soát phản ứng. Do đó, có thể giả định rằng phương trình tốc độ phản ứng của nó là:

-dcA/dt = k'cKIcA

Trong thức,cAphản ứng trong hệ thống phản ứng.TKhoảnh khắcH₂O₂Nồng độ, vìKINồng độ không thay đổi trong quá trình phản ứng, do đó công thức trên có thể được đơn giản hóa thành

-dIcA/dt=kIcA（14.1）

Công thứcK = K’cKI,Tách tích phân biến trên:

Khit = 0Khi đó,CA = C0；t = tKhi đó,CA = C t;

Phân đoạn sản phẩm cố định là:

MộtACCtAAcdcdc00 （14.2）

Kết quả điểm:

0lncktct???（14.3）

Công thức làTCT ~ LNPhương trình thẳng. Trong quá trình phản ứng, xác định các thời điểm khác nhau.TNồng độ oxy trong hệ phản ứng thời gianCTLấy một số nhóm.CT、TSau dữ liệu, với......NhómđúngTMột đường thẳng cho thấy phản ứng này là một phản ứng bậc nhất (gần như một phản ứng bậc nhất) và độ dốc của đường thẳng là- K。

Phương pháp nghiên cứu vật lý hóa học là sử dụng phương pháp vật lý để xác định nồng độ của một thành phần của hệ thống phản ứng, cái gọi là phương pháp vật lý là sử dụng các tính chất vật lý nhất định của một thành phần hoặc thành phần của hệ thống phản ứng (ví dụ: thể tích, áp suất, EMF, độ gấp ánh sáng, độ xoáy, v.v.) với các tính năng có mối quan hệ xác định chức năng đơn trị của nó, gián tiếp đo lường sự thay đổi nồng độ bằng cách đo lường sự thay đổi tính chất vật lý này trong hệ thống. Phương pháp vật lý hóa học này có ưu điểm lớn là có thể theo dõi sự thay đổi tính chất vật lý của một thành phần hoặc thành phần của hệ thống, do đó, không cần chấm dứt phản ứng, có thể xác định nồng độ của một thành phần hoặc thành phần của hệ thống phản ứng bất cứ lúc nào.

ởH₂O₂Trong quá trình phân hủy xúc tácTKhoảnh khắcH₂O₂Nồng độ có thể được đo bằng cách đo thể tích oxy được giải phóng trong thời gian tương ứng. Khối lượng oxy được giải phóng và phân hủyH₂O₂Lượng tỷ lệ thuận, hệ số tỷ lệ của nó là định giá. LệnhV∞ Đại diệnH₂O₂Khối lượng oxy được giải phóng hoàn toàn.V TGiới thiệuH₂O₂ởTLượng oxy được giải phóng theo thời gian:

co∝V∞，CT∝ （V∞－Vt）

đối chiếu (14.3(Công thức, được:

Ln（V∞－Vt）= - kt + ln V∞(14.4)

Nếu vớiLn（V∞－Vt) ĐúngTVẽ một đường thẳng, tức là nghiệm chứng là phản ứng cấp một; bởi Straight PitchmCó thể tìm ra hằng số tốc độK，m = k。(14.4)vìLn（V∞－Vt）～- Tđường thẳng, trong công thứcV∞ Đối vớiH₂O₂lượng oxy được giải phóng, nhiệt độ phản ứng vàKIVới nồng độ nhất định, nó không thay đổi theo thời gian. Trong quá trình thí nghiệm chỉ cần xác định thời điểm phản ứng xảy ra khác nhau.TthờiH₂O₂Lượng oxy được giải phóng bởi sự phân hủyt(Một số dữ liệu)Khi phản ứng kết thúcH₂O₂Khối lượng oxy được giải phóng.V∞ (một dữ liệu) đểLn（V∞－Vt) ĐúngTVẽ một đường thẳng, độ dốc của đường thẳng là -KSử dụng biểu đồ để tìm hằng số tốc độ phản ứngK。

V∞ Cũng có thể bất trắc, được tính bằng các phương pháp được giới thiệu trong "Xử lý dữ liệu". Bởi vì dữ liệu là bản ghi khoảng thời gian bằng nhau, theo định lý trung bình của Lagrange,

Kết quảln (dVt / dt)—THình ảnh, kết quả dữ liệu có quy luật tuyến tính rất mạnh, tìm ra độ dốc của đường thẳngmCó thể nhận được hằng số tốc độ phản ứngk/phút-1=－m。