Determinación de la constante de velocidad de la reacción de descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno

I. propósitos experimentales

1. Determinar la constante de velocidad de la reacción de descomposición catalítica de peróxido de hidrógeno;

2. Dominar el método de estudiar la velocidad de reacción midiendo la concentración del sistema de reacción de seguimiento de volumen del sistema de reacción.

II. principios experimentales

El peróxido de hidrógeno se descompone lentamente sin la presencia de un catalizador. La adición de catalizadores puede aumentar la tasa de descomposición. La fórmula estequimétrica de la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno es la siguiente:

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

Si tomaKIComo catalizador, enKILos pasos de descomposición catalítica bajo la acción son:

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

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

Debido a que la velocidad del paso * es mucho más lenta que la del segundo paso, * El paso es el paso de control de la reacción. Por lo tanto, se puede asumir que la ecuación de velocidad de su reacción es:

-dcA/dt = k'cKIcA

En la fórmula,cAPara reaccionar en el sistema de reaccióntMomentosH2O2Concentración, debidoKILa concentración no cambia durante la reacción, por lo que la fórmula anterior se puede simplificar a

- dia / DT = Kica（14.1(...)

En la fórmulaK = K'.cKI,Separe los puntos variables de la fórmula anterior:

Cuandot = 0Cuando,CA=C0V;t = elCuando,CA=C t;

La fórmula de integración fija es:

UnaACCtAAkdtcdc00 （14.2(...)

Resultados de puntos:

0lncktct???（14.3(...)

Estilo estct~lnEcuación lineal. Durante la reacción, se determinan diferentes momentostConcentración de oxígeno en el sistema de reacción de tiempoCT, obtener varios gruposCT,tDespués de los datos, conINCTCorrectotDibujando, obtenemos una línea recta que indica que la reacción es una reacción de primer orden (reacción de primer orden), y la pendiente de la línea recta es-k.

El método de investigación de la física y la química consiste en utilizar el método físico para determinar la concentración de un componente del sistema de reacción. el llamado método físico consiste en medir indirectamente los cambios de concentración mediante la medición de los cambios en esa propiedad física en el sistema utilizando ciertas propiedades físicas de un componente o componente del sistema de reacción (como volumen, presión, fuerza electromotriz, refracción, rotación, etc.) que tienen una relación determinada con su función de valor único. La gran ventaja de este método experimental de física y química, zui, es que puede rastrear los cambios en las propiedades físicas de un componente o componente del sistema, de modo que la concentración de un componente o componente del sistema de reacción en un momento determinado se puede determinar en cualquier momento sin necesidad de terminar la reacción.

EnH2O2En el proceso de descomposición catalíticatMomentosH2O2La concentración se puede obtener midiendo el volumen de oxígeno liberado por la descomposición en el tiempo correspondiente. Volumen de oxígeno liberado y descompuestoH2O2La cantidad es proporcional, y su coeficiente de proporción es fijo. OrdenV∞ indicaH2O2El volumen de oxígeno liberado por la descomposición total,V tExpresarH2O2EntEl volumen de oxígeno liberado se descompone en todo momento, entonces:

co¿¿ sí?VInfinity,CT¿¿ sí? ()V∞ -Vt(...)

Sustitúyase la relación anterior..14.3) estilo, debe:

En()V∞ -Vt(...)= - kt + ln VInfinity(14.4)

Si tomaEn()V∞ -Vt) SítDibuja en línea recta, es decir, verifica que es una reacción de primer nivel; Pendiente por línea rectamSe puede encontrar la constante de velocidad.k,m = k.(14.4)ParaEn()V∞ -Vt¡)!-tEcuación lineal deV∞ paraH2O2El volumen de oxígeno liberado por la descomposición total, la temperatura de reacción yKICuando la concentración es cierta, no cambia con el tiempo. Durante el experimento solo es necesario determinar los diferentes momentos en los que se lleva a cabo la reacción.tHoraH2O2Volumen de oxígeno liberado por descomposiciónt(Varios datos(...)Y al final de la reacciónH2O2El volumen de oxígeno liberado por la descomposición totalV∞ (un dato), conEn()V∞ -Vt) SítDibuja una línea recta con una pendiente de -kSe puede obtener la constante de velocidad de reacción mediante el método de dibujo.k.

VInfinity también puede ser inesperado, calculado por el método presentado en el "procesamiento de datos". Debido a que los datos se registran a intervalos de tiempo iguales, se puede ver de acuerdo con el Teorema del valor medio de lagrange.

De este modoEn (dVt/dt)- -tGráfico, los resultados de los datos tienen una fuerte Ley lineal, calculando la pendiente de la línea rectamSe puede obtener su constante de velocidad de reacción.k/min-1=- -m.