(快速) 2H 2 O 2(aq) → 2H 2 O

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實驗八 過氧化氫的分解速率
組員: 49812023 蕭群達 (公式推導、數據處理)
49812035 陳怡欣 (儀器、步驟、ppt製作)
49812054 李韋賢 (目的、原理)
目的

了解催化劑功用

利用過氧化氫生成氧氣的反應,加入催
化劑後利用作圖來求出反應常數k
原理
催化劑分為兩類
1.正催化劑(使反應加快)ex:二氧化錳、碘化鉀
2.負催化劑(使反應變慢)ex:苯甲酸

過氧化氫在中性或酸性溶液中的分解速率
為一級反應
催化劑的重要特性:
1.可改變反應速率,但是如果反應不作用,加催化劑
後仍然不作用。
2.催化劑不能改變反應後生成物的量。
3.可逆反應中,催化劑會同時增加正反應及逆反應的
速率,所以原本已達平衡的反應不會因此而改變。
4.催化劑有選擇性
5.反應前後,催化劑的化學組成不變,質量也不變。
一級反應
速率定律式 r = k[A]
 反應速率 r 和濃度 [A] 成正比


濃度-時間關係式

濃度-時間關係圖
log
[A] 0
[A]

kt
2.303
H2O2(aq) + I-(aq) → H2O(l) + IO-(aq)
(緩慢)
H2O2(aq) + IO-(aq) → H2O(l) + O2(g) + I-(aq) (快速)
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)
其反應速率定率式為:
Rate = k[H2O2][ I- ]
因為此次實驗[ I- ] 為固定值,所以:
Rate = k’[H2O2]
k’=k[ I- ]
(全反應)
實驗上的副反應
H2O2(aq) + 2I-(aq) + 2H+(aq) → 2H2O(g) + I2(s)
若想去除所生成的碘I2,以加入碳酸鈉的方式,
使碘I2在鹼性環境中進行自身氧化還原反應而消
失。
其反應式如下:
3I2(s) + 6OH- (aq) → IO3-(aq) + 5I- (aq)+ 3H2O(aq)
影響反應速率的因素有:
1.反應物的本性
2.濃度
3.溫度-通常溫度升高十度C,反應速率增加一倍。
4.接觸面積-與接觸面積大小成正比,和顆粒大小成反
比
5.催化劑
6.壓力-針對氣體的反應物而言,壓力愈大,反應速率
愈快。
7.活化能-反應物所需活化能高,反應速率越慢。
儀器
量氣管
恆溫槽
水準瓶
錐形瓶
儀器
一個

100ml燒杯

5,10ml移液管 各一支

安全吸球
一個

100ml量筒
一個

溫度計
一支
藥品

過氧化氫

化學式:H2O2
莫爾質量: 34.0147g/mol
外觀:淡藍色液體,溶液無色
可自發分解生成水或氧氣
在水溶液中可氧化或還原無機離子。做還原劑時產物為氧氣;
做氧化劑時產物為水
氧化劑: 2Fe2+(aq)+H2O2+2H+(aq) 2Fe3+(aq)+2H2O(l)
還原劑: NaClO+H2O2
O2+NaCl+H2O





碘化鉀

化學式:KI
莫爾質量: 166.01g/mol
外觀:白色晶體
碘離子可被強氧化劑氧化為I2




2KI(aq)+Cl2(aq)
2KCl+I2(aq)
KI和單質碘反應可以形成I 3− , I3−鹽易溶於水,並且可以通過
下列反應使碘用於氧化還原滴定
2KI(aq)+I2(s)
KI3(aq)
藥品配置
 3%過氧化氫(H2O2)
取10ml的30%H2O2,加水稀釋到100ml
(30 % *10ml =3 % *100ml)
 碘化鉀(KI :166.01g/mol)
0.05N: 取0.83g KI溶於100ml水中
0.1N: 取1.66g KI溶於100ml水中
實驗應用原理

連通管原理
在液體容器底部都相通的裝置,當液體靜止
時,各容器的液面必在同一水平面。且同一
水平面時,其所受壓力相同。
實驗步驟
1.將恆溫槽設定在35℃。
2.架設裝置,且確定每一
接口密閉。
水準瓶
改成
恆溫槽
量氣管
錐形瓶
3.水準瓶中加入適量水,使瓶內水面與量氣管
頂端刻度相等。
4.用吸量管吸5ml 3% 的H2O2注入錐形瓶, 並
放置恆溫槽中恆溫
5.吸量管吸取10ml 0.05N 的KI(催化劑) ,迅速
注入錐形瓶內塞回橡皮塞(反應開始進行),
放回恆溫槽中,並激烈
震盪, 使溶液均勻反應。
6.催化劑一注入就開始計時, 每隔30秒紀錄一
次氧氣的體積Vt。直至氧氣不再增加, 約需
15~30分鐘。 (水準瓶與量氣管的水面須隨時
保持等高)
7.恆溫槽加溫至45 ℃,待溫度穩定,調整水準
瓶與量氣管的水面高,記錄此時氧氣的體積
V ∞。
8.改用0.1N的KI做為催化劑,重複步驟4~7 。
誤差

水準瓶由人為控制,且只用目測判斷其
液面,兩端液面壓力可能不相等

裝置可能有漏氣的產生(ex:連接管、接
口處)

並非整組裝置都在35℃下進行

在45 ℃下不一定完全反應完
公式推導
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)
移項
移除d
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)
忽略液體體積變化
又
PV=nRT
時間為t時的氧氣體積
反應平衡時的氧氣體積
數據及結果
催化劑
0.05M
V∞ (ml)
KI
93
Vt(ml)
7.5
14.0
23.4
30.0
35.5
41.0
46.0
51.0
55.5
60.5
V∞-Vt(ml)
85.5
79.0
69.6
63.0
57.5
52.0
47.0
42.0
37.5
32.5
t(秒)
180
360
540
720
900
1080 1260 1440 1620 1800
log(V∞-Vt) 1.932 1.898 1.843 1.799 1.76 1.716 1.672 1.623 1.574 1.512
log(V∞-Vt) V.S. 時間(Sec)
2
1.9
1.8
1.7
1.6
log(V∞-Vt) 1.5
1.4
y = -0.0003x + 1.9851
R² = 0.9974
1.3
1.2
1.1
1
0
200
400
600
800
1000
時間(Sec)
1200
1400
1600
1800
參考資料





http://www3.ksvs.kh.edu.tw/chem/chem/fresh/96Peggy/Chemistry/index.html
http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=17725
http://baike.baidu.com/view/366594.htm
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%87%E6%B0%A7%E5%8C
%96%E6%B0%A2維基百科
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A2%98%E5%8C%96%E9%92
%BE維基百科
The End~~~~

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