过氧化氢分解速率常数的测定实验数据处理

第 次课 4 学时

实验14 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定

一、实验目的

1. 测定过氧化氢催化分解反应速率常数；

2. 掌握通过测量反应系统的体积跟踪反应系统浓度从而研究反应速率的方法。

二、实验原理

过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。加入催化剂能够提高分解速率。过氧化氢分解反应的化学计量式如下：

H2O2(l) = H2O(l) + 1/2O2(g) 若以KI为催化剂，在KI作用下催化分解步骤为：

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

由于第一步的速率比第二步慢得多，所以，第一步为反应的控制步骤。因而可以假定其反应的速率方程式为：

-dcA/dt =k’cKIcA

式中，cA为反应系统中反应到t时刻H2O2浓度，因KI在反应过程中浓度不变，故上式可简化为

- dIcA/dt = kIcA （14.1） 式中k=k’cKI, 将上式分离变量积分：

当 t=0 时， CA=C0 ；

过氧化氢分解速率常数的测定

Determination of H2O2 Decomposition Rate Constant 一． 实验目的及要求 1. 熟悉一级反应的特点

2. 测定过氧化氢分解反应的速率常数和级数 3. 了解各种因素对反应速率的影响

4. 用图解法求过氧化氢分解反应的速率常数 二． 实验原理

凡是反应速度只是与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。实验证明，过氧化氢分解的反应为

如果该反应属于一级反应，则其反应速度方程应遵守下式：

式中：k为反应速度常数；Ct为时间为t式的反应物浓度。 将式（1）积分得：

式中：

为反应开始时H2O2的浓度。

如将(2)变换，可得：

该式子式是lnCt～t的直线方程。反应进行过程中，测定不同时刻t时反应系统中H2O2的浓度Ct，取得若干组Ct ，t数据后，以lnCt对时间t作图，可得一直线，表明该反应为一级反应，其斜率为反应速度常数得负值－k，截距为㏑

。

三． 实验方法

1. 实验条件的设计：

化学反应速度取决于许多因素，

例如反应物的浓度﹑搅拌速度﹑反应压力﹑温度﹑催化剂等

等。某些催化剂可以明显地加快反应速度。能加速H2O2分解的催化剂Pt﹑Ag﹑碘化物等等。 本实验用KI

过氧化氢催化分解反应速率常数的测定

一、实验目的

（1）了解过氧化氢催化分解反应速率常数的测定方法。

（2）熟悉一级反应的特点，了解催化剂对反映速率的影响。

（3）掌握用图解计算法求反应速率常数。

二、实验用品

1、仪器

玻璃反应容器1个、水准瓶1个、50mL量气管1个、超级恒温槽1套、三通活塞1个、秒表1块、10mL量筒1个、5mL吸量管2支、胶管3m。

2、药品

质量分数为2%的H2O2溶液（新鲜配制）、0.1mol·L-1KI溶液。

三、实验原理与技术

过氧化氢很不稳定，在常温下的分解反应式为：

H2O2→H2O+1/2O2（Ⅰ）

在KI作用下的分解反应机理为：

H2O2+KI→KIO+ H2O （慢）（Ⅱ）

KIO→KI+1/2O2（快）（Ⅲ）

（Ⅱ）式是H2O2分解的速控步骤，H2O2分解反应的反应速率方程为：

－dcH2O2/d t=k′cH2O2·cKI（Ⅳ）

因为cKI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：

－

dcH2O2/d t=k cH2O2

（Ⅴ）

1 / 61 / 61 / 6

（其中k=k′cKI）。

H2O2的催化分解反应为一级反应，对（Ⅴ）式积分可得：ln（c/ c0）=－kt （Ⅵ）

（其中c0为H2O2的初始浓度；c为反应至t时刻H2O2的浓度；k为H2O2的催化分

实验七 过氧化氢含量的测定（4学时）

一、实验目的

1．掌握0.01mol.L-1KMnO4溶液的配制方法，（溶液煮沸1小时）; 2．掌握用Na2C2O4基准物质标定KMnO4的条件（温度、酸度、滴定速度）; 3．注意用KMnO4标准溶液滴定H2O2溶液时，滴定速度控制（先慢、后快、终点前慢）.

4.对自动催化反应有所了解。

二、实验原理

过氧化氢具有还原性，在酸性个质中和室温条件下能被高锰酸钾定量氧化，其反应方程式为：

2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2↑+ 8H2O

室温时，开始反应缓慢，随着Mn2+的生成而加速。H2O2加热时易分解，因此，滴定时通常加入Mn2+作催化剂。

三、试剂

0.020mol/L KMnO4标准溶液；H2SO4溶液3mol/L；MnSO4溶液1mol/L；H2O2试样，市售质量分数约为30%的H2O2水溶液①。

四、实验步骤

1、0.01mol.L-1KMnO4溶液的配制与标定

配制：称取KMnO4固体约0.8克溶于250mL水中,盖上表面皿,加热至沸并保持微沸状态30S后,冷却,储存于棕色试剂瓶中.

标定：准确称取0.15-0.20克Na2C2O4基准物质3份,分别置

实验4 过氧化氢含量的测定

一、实验目的

1．掌握KMnO4溶液的配制和标定过程。对自动催化反应有所了解。 2．学习KMnO4法测定H2O2的原理及方法。 3．对KMnO4自身指示剂的特点有所体会。

二、实验原理

H2O2分子中有一个过氧键--O--O--，在酸性溶液中它是一个强氧化剂。但遇KMnO4时表现为还原剂。测定过氧化氢的含量时，在稀硫酸溶液中用高锰酸钾标准溶液滴定，其反应式为

-+2+

5H2O2 + 2MnO4 + 6H ======= 2Mn + 5O2 ↑+ 8H2O

开始时反应速率缓慢，待Mn2+生成后，由于Mn2+

的催化作用，加快了反应速率，故能顺利地滴定到呈现稳定的微红色为终点，因而称为自动催化反应。稍过量的滴定剂(2×10-6mol·L-1)本身的 紫红色即显示终点。

三、主要试剂和仪器

1．Na2C2O4基准物质 于105℃干燥2h后备用。

2．H2SO4 (1+5)。

3．KMnO4溶液0．02mol·L-1[即

-1

c(1/5KMnO4)=0．1mol·L]。

4．MnSO4 1 mol·L-1。

四、实验步骤

1．KMnO4溶液的配制

称取KMnO4固体约1．6 g溶于500 mL水中，盖上表面皿，

过氧化氢的催化分解

一、实验原理

过氧化氢水溶液在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但在含有催化剂I–的中性溶液中，其分解速率大大加快，反应式为：2H2O2 == 2H2O + O2(g)

反应机理为： H2O2 + I– → H2O + IO– k1 (慢) (1) H2O2 + IO– → H2O + O2(g) + I– k2 (快) (2) 整个分解反应的速率由慢反应(1)决定，速率方程为： ?dcH2O2dt?k1cH2O2cI-

因反应(2)进行得很快且很完全，I–的浓度始终保持不变，故上式可写成： ?dcH2O2dt?kcH2O2

c0?kt c式中，k?k1cI-，k为表观反应速率常数。将上式积分得 ln此式表明，反应速率与H2O2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。将上式积分得：

lnct??k1t?lnc0

式中c0、ct分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t时刻的浓度。 反应半衰期为：

实验项目二、过氧化氢酶的活力和动力学常数测定

姓 名： 赵家熙 指导教师： 谭志文 实验室： 6503 组员：①章恒炯 ② ③ 成绩： 第三部分：实验记录与分析 一、酶活力测定 （一）原始数据

1.样品原始质量：5.032g 2.标定数据：

（1）KMnO4质量数及配制：158 （2）Na2C2O4质量数：134 （3）标定数据：0.02mol/L

（4）KMnO4实际浓度：0.019mol/L 3.样品滴定数据

消耗高锰酸钾溶液（ml）：实验（1）0.65

实验（2）0.50 对照（1）1.45 对照（2）1.30

（二）结果计算

1．换算系数（1mL KMnO4溶液相当于多少mg H2

实验项目二、过氧化氢酶的活力和动力学常数测定

姓 名： 赵家熙 指导教师： 谭志文 实验室： 6503 组员：①章恒炯 ② ③ 成绩： 第三部分：实验记录与分析 一、酶活力测定 （一）原始数据

1.样品原始质量：5.032g 2.标定数据：

（1）KMnO4质量数及配制：158 （2）Na2C2O4质量数：134 （3）标定数据：0.02mol/L

（4）KMnO4实际浓度：0.019mol/L 3.样品滴定数据

消耗高锰酸钾溶液（ml）：实验（1）0.65

实验（2）0.50 对照（1）1.45 对照（2）1.30

（二）结果计算

1．换算系数（1mL KMnO4溶液相当于多少mg H2

过氧化氢的催化分解

一、实验原理

过氧化氢水溶液在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但在含有催化剂I–的中性溶液中，其分解速率大大加快，反应式为：2H2O2 == 2H2O + O2(g)

反应机理为： H2O2 + I– → H2O + IO– k1 (慢) (1) H2O2 + IO– → H2O + O2(g) + I– k2 (快) (2) 整个分解反应的速率由慢反应(1)决定，速率方程为： ?dcH2O2dt?k1cH2O2cI-

因反应(2)进行得很快且很完全，I–的浓度始终保持不变，故上式可写成： ?dcH2O2dt?kcH2O2

c0?kt c式中，k?k1cI-，k为表观反应速率常数。将上式积分得 ln此式表明，反应速率与H2O2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。将上式积分得：

lnct??k1t?lnc0

式中c0、ct分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t时刻的浓度。 反应半衰期为：

实验一 过氧化氢含量的测定（高锰酸钾法）

一、 实验目的

（1） 掌握高锰酸钾法测定过氧化氢含量的原理、滴定条件和操作步骤；

（2） 掌握移液管及容量瓶的正确使用方法，熟悉液体样品的取样和稀释操作。

二、 实验原理

过氧化氢（H2O2）在工业、生物、医药等方面应用很广泛。利用H2O2的氧化性漂白毛、丝织物；医药上常用于消毒和杀菌剂；纯H2O2可作为火箭燃料的氧化剂：工业上利用H2O2的还原性除去氯气；植物体内的过氧化氢酶也能催化H2O2的分解反映，股在生物上利用H2O2分解所放出的氧气来测量过氧化氢酶的活性。由于H2O2有着广泛的应用，常需要测定它的含量。

由于在酸性溶液中，KMnO4的氧化性比H2O2的氧化性强，所以，测定H2O2的含量时，常采用在稀硫酸溶液中，室温条件下用高锰酸钾法测定。其反应为：

5H2O2+2MnO4-+6H+＝2Mn2++8H2O+5O2

开始反应缓慢，第1滴溶液滴入后不易褪色，待产生Mn2+后，由于Mn2+的催化作用，加快了反应速率，故滴定速度也应加快，直至溶液呈微红色且半分钟内不退色，即为终点。根据高锰酸钾浓度和滴定中消耗KMnO4的体积，按下式计算过氧化氢的含量：

．Ｖ（ＫＭｎＯ４）．Ｍ（Ｈ２Ｏ２）