一级反应 过氧化氢分解反应速率测定

实验14--过氧化氢催化分解反应速率常数的测定实验目的：1. 了解过氧化氢的催化分解反应。

2. 掌握反应速率常数的测定方法。

实验原理：过氧化氢在水溶液中会自发分解，产生氧气和水。

但是过氧化氢自身的分解速度非常慢，因此需要催化剂来加速反应速率。

催化剂可以降低活化能，使反应更容易进行。

H2O2(aq) → O2(g) + 2H2O(l)该反应为一级反应，其反应速率可以表示为：r = k[H2O2]其中，r为反应速率，k为反应速率常数，[H2O2]为过氧化氢浓度。

为了方便起见，我们可以使用实验时测得的氧气体积来代替反应速率，即：在反应中，过氧化氢的浓度随时间而减少，因此反应速率常数k也随时间而变化。

为了得到反应速率常数k的准确值，我们需要使[H2O2]在整个反应过程中变化量相对较小，通常可以在反应初期进行。

实验仪器和试剂：1. 实验室盛装设备2. 10 mL 滴定管3. 过氧化氢溶液（30%）4. 硫酸铜催化剂溶液6. 蒸馏水实验步骤：1. 将实验室盛装设备清洗干净，取出等压瓶并将其放入水中，保持水平。

使用10 mL 滴定管向等压瓶中滴加10 mL的过氧化氢溶液，尽量不在氧气冒出的条件下加入。

等压瓶中应剩余20 mL空气。

2. 在反应开始前，将硫酸铜催化剂溶液加入等压瓶中。

使用10 mL 滴定管向等压瓶中滴加0.5 mL的硫酸铜催化剂溶液，并轻轻摇荡等压瓶使催化剂充分混合。

3. 在反应开始后，使用滴定管向等压瓶中滴加氢氧化钠溶液。

每滴加入1 mL，滴加后轻轻摇荡等压瓶，注意观察等压瓶中气体体积变化。

反应开始前应先注意精密加水前的气体体积，以作为实验的参考。

4. 在反应过程中，每隔30秒记录一次氧气体积V和反应时间t，记录10分钟。

记录时，将等压瓶放在室温下，以保持反应温度稳定。

5. 测量完毕后，关闭水龙头，使用滴定管向等压瓶中滴加足量氢氧化钠溶液，并等待反应结束。

注意：反应结束后，等压瓶中还有一定量的过氧化氢未反应完全，因此等压瓶不能直接倒掉，要用蒸馏水清洗干净。

过氧化氢分解速率常数的测定过氧化氢分解速率常数的测定Determ in ati On Of H2QDeComPoSition Rate Con Sta nt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H2O2一H^O+ 10?如果该反应属于一级反应.则其反应速度方程应遵守下式:^ =kC t ⑴式中：k为反应速度常数；G为时间为t式的反应物浓度。

将式(1)积分得：=-?+lnC" (2) InCt式中:为反应开始时H2O2的浓度。

如将⑵变换?可得：In总7 ⑶该式子式是InCt?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H2Q的浓度G.取得若干组C .t数据后.以InCt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In-O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H2O分解的催化剂Pt、Ag、碘化物等等。

本实验用KI作为催化剂.在静态装置里测定HQ分解反应的速度常数（实验装置见第三部分）。

HQ在水溶液中分解释放出氧气的速率较慢.加入KI时.速率加快.其反应按下面的步骤进行.即Kl+HO====KIQ+HQ （慢）（1）KIQ====KI+1∕2Q（快）⑵由于第一步的速率比第二步慢得多.所以第一步为反应得控制步骤。

因而可以假定其反应的速率方程式为式中.Ct为反应系统中反应到t时刻HQ浓度.因KI在反应过程中浓度不变.故上式可以简化为。

过氧化氢催化分解速率常数的测定一、实验原理过氧化氢（H2O2）在存在催化剂的情况下，能够催化分解成水和氧气。

该反应速率与催化剂种类、催化剂浓度、温度等因素有关。

过氧化氢的分解反应可以用如下反应式表示：2H2O2 → 2H2O + O2在一定的反应条件下，反应速率的快慢可以通过测定反应的速率常数来确定。

速率常数k的单位是mol/(L/s)，表示单位时间内单位体积溶液中反应物的消耗量。

二、实验目的1. 了解催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响；2. 能够通过实验测定速率常数k。

三、实验仪器和试剂1. 50 mL锥形瓶、滴定管、分液漏斗、实验管夹等；2. 过氧化氢（H2O2）、氯化铁铵六水合物（NH4Fe(SO4)2·6H2O）。

四、实验步骤1. 实验前准备（1）空气中存在的灰尘和微生物等会影响实验结果，因此需先将仪器、试剂及其他必需的物品仔细清洗干净。

（2）将50 mL锥形瓶放入水浴中，加热至50℃。

2. 实验操作（1）将实验管夹夹住滴定管，用滴定管分别向50 mL锥形瓶中加入10 mL的H2O2溶液和2 mL的NH4Fe(SO4)2·6H2O溶液。

（2）迅速将实验管夹取下，并立即开始计时。

（3）记时，每隔30秒取出一个样品到冷水中浸泡降温。

（4）将样品移入滴定管中，加入一滴甲基橙指示剂，用已知浓度的Na2S2O3标准溶液滴定至淡黄色为止。

（5）按相同方法进行4次实验数据采集。

五、实验结果与分析序号时间t（min）[H2O2]（mol/L）实验室温度T（℃）Na2S2O3消耗量V （mL）1 0.5 0.020 21.8 22.02. 计算速率常数k值过氧化氢的分解反应速率遵循一级反应速率方程，即：-rate/k = d[H2O2]/dt = k[H2O2]根据速率方程，可用ln[H2O2]关于时间t的直线斜率来表示反应的速率常数k，其表达式是：其中，[H2O2]0为反应体系初始浓度，kt为反应时的ln[H2O2]的变化量。

五．实验结果及数据处理（1）H2O2分解反应速率常数的测定与计算本次实验采用差减法处理实验数据可分别得t及+∆t时刻方程为由k1=ln V∞V∞−V ttV∞−V t=V∞exp−k1tV∞−V t+∆t=V∞exp−k1t+∆t取∆t为恒等时间，则上两式相减得V t+∆t−V t=Aexp−k1t式中A=V∞1−exp−k1t为常数。

令B=ln A，上式又可写为ln V t+∆t−V t=−k1+B将数据测定分为前段与后段，以后段各数据分别对相等时间间距∆t的前段数据相减可得V t+∆t的一组数据，利用ln V t+∆t−V t对t作图而得到k1。

（2）半衰期的计算半衰期t=ln2k1①25mL0.05mol∙dm−3KI+10mL约1mol∙dm−3H2O2溶液。

取∆t为1.5min，得到如下数据。

表1利用ln V t+∆t−V t对t作图，得到如下图表。

故k 1=0.0136t =ln 20.0136=50.97②25mL0.1mol ∙dm −3KI +10mL 约1mol ∙dm −3H 2O 2溶液。

取∆t 为1.0min ，得到如下数据。

表2利用ln V t +∆t −V t 对t 作图，得到如下图表。

故k 1=0.0262t =ln 20.0262=26.46③25mL0.1mol∙dm−3KI+5mL约1mol∙dm−3H2O2溶液+10mL约1mol∙dm−3H2O。

取∆t为1.5min，得到如下数据。

表3利用ln V t+∆t−V t对t作图，得到如下图表。

=25.96故k1=0.0267t=ln20.0267。

实验D-10 过氧化氢催化分解（一级反应）实验目的测定过氧化氢催化分解的反应速率常数及活化能。

实验原理过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，加入催化剂则能加快其分解。

过氧化氢分解化学计量式如下：222212H O H O O →+(1) H 2O 2在KI 作用下催化分解按下列步骤进行： 222KI H O KIO H O +→+ (慢) (2) 212KIO KI O →+(快) (3)由于反应(2)的速度较(3)慢得多，故整个分解反应的速度决定于反应(2)，因而可以假定反应速度的方程式为：2222H O KI H O dC kC C dt-=KI 在反应中是催化剂，故其浓度不变，上式可简化为2222'H O H O dC k C dt-= (')KI k kC =将上式积分得 0ln'tC k t C =- (4)式中C 0为H 202的初始浓度,C t 为t 时刻H 202的浓度。

在H 202催化分解过程中，时间t H 202的浓度可通过测量在相应时间内释放出的氧气体积得出。

因分解过程中，放出的氧气体积与分解了的H 202的摩尔数成正比，其比例常数为定值．令V ∞表示H 202全部分解放出的氧气体积，V t 表示H 202在t 时刻分解放出的氧气体积，则： 0,V C ∞∝ t t V V C ∞-∝t t V V C ∞-∝ 代入(4)式，得 0lnln 't t C V Vk t C V ∞∞-==- 即： ln()'ln t V V k t V ∞∞-=-+ (5)以ln (V ∞一V t )对t 作图为一直线，即可验证是一级反应，由直线的斜率(它应等于-k')就可求出反应速率常数k ’。

V ∞可用两种方法测量。

一种是由H 202的初浓度及体积计算出。

但由于H 202会不断分解，真实浓度常常和溶液瓶标签上的值不符合，故应在实验前用高猛酸钾标定。

过氧化氢分解速率常数的测定Determ in ati On Of H2QDeComPoSition Rate Con Sta nt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H2O2一H^O+ 10?如果该反应属于一级反应.则其反应速度方程应遵守下式:^ =kC t ⑴式中：k为反应速度常数；G为时间为t式的反应物浓度。

将式(1)积分得：=-⅛+lnC" (2) InCt式中:为反应开始时H2O2的浓度。

如将⑵变换•可得：In总7 ⑶该式子式是InCt〜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H2Q的浓度G.取得若干组C .t数据后.以InCt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In-O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H2O分解的催化剂Pt、Ag、碘化物等等。

本实验用KI作为催化剂.在静态装置里测定HQ分解反应的速度常数（实验装置见第三部分）。

HQ在水溶液中分解释放出氧气的速率较慢.加入KI时.速率加快.其反应按下面的步骤进行.即Kl+HO====KIQ+HQ （慢）（1）KIQ====KI+1∕2Q（快）⑵由于第一步的速率比第二步慢得多.所以第一步为反应得控制步骤。

因而可以假定其反应的速率方程式为式中.Ct为反应系统中反应到t时刻HQ浓度.因KI在反应过程中浓度不变.故上式可以简化为式中，k = k!×ca,将上式分离变量积分t = 0 时.Ct = C 定积分式为积分结果InC t = —kt + ln Co (5)式（5）是InC t〜t的直线方程。

实验量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数一、实验目的1. 学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应2. 了解一级反应的特点，掌握用图解计算法求反应速率常数。

二、实验原理H 2O 2在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但加入催化剂（如Pt 、Ag 、MnO 2、碘化物）时能促使其较快分解，分解反应按下式进行：H 2O 2H 2O +12O2→ (C2-1)在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为：H 2O 2H 2O ++KI KIO （慢）→ (C2-2)KIO KI +12O2（快）→ (C2-3)整个分解反应的速度由慢反应(C2-2)决定：222222O H KI O H O H c c k dtdc =-(C2-4)式中c 表示各物质的浓度(mol·L -1)，t 为反应时间(s )，22O H k 为反应速率常数，它的大小仅决定于温度。

在反应中作为催化剂的KI 的浓度保持不变，令KI O H 122c k k ⋅=，则2222O H 1O H c k dtdc =-(C2-5)式中k 1为表观反应速率常数。

此式表明，反应速率与H 2O 2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。

将上式积分得：01ln ln c t k c t +-=(C2-5)式中c 0、c t 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：112/1693.02ln k k t ==(C2-6) 由反应方程式可知，在常温下，H 2O 2分解的反应速度与氧气析出的速度成正比。

析出的氧气体积可由量气管测量。

令V ∞表示H 2O 2全部分解所放出的O 2体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻放出的O 2体积，则)(t t V V c -∝∞。

将该关系式带入(C2-5)，得到∞∞+-=-V t k V V t ln )ln(1(C2-7)本实验采用静态法测定HO2分解反应速率常数，实验装置见图C2-1。

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）（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的催化分解反应的速率常数）。

反应的半衰期为：t1/2= ln2/k=0.693/k （Ⅶ）在等温等压条件下，在H2O2的分解反应中，氧气体积增长速率反映了H2O2的分解速率，本实验就是通过测定不同时刻放出的氧气的体积，间接地求出H2O2在相应时刻的浓度，这种方法称为物理法。

令ⅴ∞表示H2O2全部分解放出的O2的体积；ⅴt表示反应至t时刻放出的O2的体积；则由（Ⅰ）式可看出：定温定压下反应产生的O2的体积ⅴt与被消耗的H2O2的浓度成正比，而ⅴ∞则与H2O2的初始浓度成正比，且两者比例系数为定值，则：c。

∝ⅴ∞；c∝（ⅴ∞-ⅴt）。

代入（Ⅵ）式可得：ln[（ⅴ∞-ⅴt）/ⅴ∞]=－kt （Ⅷ）→ln（ⅴ∞-ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞（Ⅸ）（其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。

一级反应过氧化氢分解速率常数测定实验失败心得体会
在进行实验时,我们需要时刻注意各种可能出现的误差和外界干扰,确保实验条件的稳定性和可重复性。

在测量一级反应过氧化氢分解速率常数时,我曾因操作不慎或实验条件不足,导致实验数据出现较大偏差,最终实验失败。

通过这次实验的失败,我深刻认识到了实验操作过程中的重要性和细节,特别是在测量和记录数据时,需要认真仔细和准确,不要掉以轻心或粗心马虎。

在实验过程中,要选用正确的实验仪器和试剂,并严格按照实验流程进行操作,保证实验数据的准确性和可靠性。

同时,我也认识到了科研实验常常面临各种不确定因素和挑战,尽管实验失败并不可怕,但实验失败的原因需要慎重分析和总结,从中汲取教训,并不断改进和提高实验操作的水平,以实现科研工作的顺利进行。

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：－dc H2O2/d t=k´c H2O2·c KI （Ⅳ）因为c KI近似不变，（Ⅳ）式可简化为：－dc H2O2/d t=k c H2O2 （Ⅴ）（其中k=k´c KI）。

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的催化分解反应的速率常数）。

反应的半衰期为：t1/2= ln2/k=0.693/k （Ⅶ）在等温等压条件下，在H2O2的分解反应中，氧气体积增长速率反映了H2O2的分解速率，本实验就是通过测定不同时刻放出的氧气的体积，间接地求出H2O2在相应时刻的浓度，这种方法称为物理法。

令ⅴ∞表示H2O2全部分解放出的O2的体积；ⅴt表示反应至t时刻放出的O2的体积；则由（Ⅰ）式可看出：定温定压下反应产生的O2的体积ⅴt与被消耗的H2O2的浓度成正比，而ⅴ∞则与H2O2的初始浓度成正比，且两者比例系数为定值，则：c。

∝ⅴ∞；c∝（ⅴ∞-ⅴt）。

代入（Ⅵ）式可得：ln[（ⅴ∞-ⅴt）/ⅴ∞]=－kt （Ⅷ）→ln（ⅴ∞-ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞（Ⅸ）（其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。

过氧化氢分解速率常数的测定一．实验目的1．测定过氧化氢分解速率常数 2．了解催化反应的特点 二．实验原理过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应很慢，加入催化剂（如KI 、MnO 2、FeCl 3等）后，能促使其很快分解。

过氧化氢在KI 作用下的催化分解按下列步骤进行：2222222221)(21)(O H O H KI KIO O H KIO KI O H +→+→+→+总反应为：快慢整个反应的速率取决于第一步，因此可假定其速率方程为：22221H O KI H O dC k C C dt −=⋅ （1）因为反应过程中KI 不断再生，故其浓度保持不变。

上式可写成：2222O H O H kC dtdC =− （2）故H 2O 2分解为一级反应，将上式积分得：kt C C t−=0ln（3） 其中C 0、C t 分别为H 2O 2的初始浓度和反应进行到t 时刻的浓度。

由反应方程式可知分解的H 2O 2浓度和分解产物O 2的体积成正比。

令V ∞代表H 2O 2全部分解放出氧气的体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻分解放出的氧气体积，由于放出的氧气体积和分解了的H 2O 2的浓度成正比，则有下述关系式成立：C 0=k’V ∞； C t =k’(V ∞- V t )。

其中k’代表比例系数。

代入一级反应动力学方程（2）式得：0'()'t t C k V V kt C k V ∞∞−==− 即：ln()ln t V V kt V ∞∞−=−+ （4）只要测定或计算出V ∞，再测定出一系列得t- V t 数据，以ln(V ∞- V t )对t 作图应为一直线，由直线的斜率可确定反应速率常数k 。

V ∞的求法：（1）滴定法 在酸性溶液中以KMnO 4标准溶液滴定H 2O 2溶液浓度。

用移液管吸取5mL2%H 2O 2溶液于250 mL 锥形瓶中，加入10m 3 mol·L -1的H 2SO 4，用 0.02 mol·L -1的KMnO 4标准溶液滴定至浅红色为止。

实验三 过氧化氢催化分解速率常数的测定一、实验目的1、测定一级反应速率常数k ，验证反应速率常数k 与反应物浓度无关。

2、通过改变催化剂浓度试验，得出反应速率常数k 与催化剂浓度有关。

二、实验原理H 2O 2在常温的条件下缓慢分解，在有催化剂的条件下，分解速率明显加快，其反应的方程式为：H 2O 2= H 2O+1/2O 2在有催化剂（如KI ）的条件下，其反应机理为：H 2O 2 + KI → KIO + H 2O（1） KIO → KI + O 2（2）其中（1）的反应速度比（2）的反应速度慢，所以H 2O 2催化分解反应的速度主要由（1）决定，如果假设该反应为一级反应，其反应速度式如下：2222'/O H KI O H c c k dt dc =-（3）在反应的过程中，由于KI 不断再生，故其浓度不变，与'k 合并仍为常数，令其等于k 上式可简化为：2222/O H O H kc dt dc =-（4）积分后为：kt c c t -=)/ln(0（5）式中：0c ——H 2O 2的初始浓度；t c ——反应到t 时刻的H 2O 2浓度；k ——KI 作用下, H 2O 2催化分解反应速率常数。

反应速率的大小可用k 来表示，也可用半衰期2/1t 来表示。

半衰期表示反应物浓度减少一半时所需的时间，即2/0c c =，代入（5）式得：2/1t =(ln2)/k关于t 时刻的H 2O 2浓度的求法有许多种，本实验采用的是通过测量反应所生成的氧的体积量来表示，因为在分解的过程中，在一定时间内，所产生的氧的体积与已分解的H 2O 2浓度成正比，其比例常数是一定值即222221O O H O H +→0=t 0c 0 0t t = x c c t -=0 xx 21 )(t t V V K c -=∞∞=KV c 0式中：∞V ——H 2O 2全部分解所产生的氧气的体积；t V ——反应到t 时刻时所产生的氧气的体积；x ——反应到t 时刻时，H 2O 2已分解的浓度。

《物理化学基础实验》过氧化氢分解反应速率常数的测定实验一、实验目的测定H 2O 2催化分解的反应速率常数；了解催化剂对反应速率的影响。

二、实验原理所谓催化剂是指能改变反应速率而自身在反应前后的数量和化学性质都不发生变化的物质。

催化剂改变反应速率的作用叫催化作用。

有催化剂参与的化学反应称为催化反应。

常温常压下，在没有催化剂存在时，H 2O 2分解反应进行得很慢，但是使用催化剂后可以显著提高过氧化氢分解的反应速率。

H 2O 2的分解反应如下：H 2O 2→H 2O+1/2O 2某些催化剂可以明显地加速H 2O 2的分解，如Pt 、Ag 、MnO 2 、FeCl 3、碘化物，本实验用KI 作催化剂，由于反应是在均匀相（溶液）中进行，故称为均相催化反应。

该反应的反应机理是： H 2O 2+KI →H 2O+ KIO （慢） KIO →KI + 1/2O 2 （快）由于第一步的反应速率要比第二步慢得多，所以整个分解反应的速率取决于第一步，如果反应速率用单位时间内H 2O 2浓度的减少表示，则它与KI 和H 2O 2的浓度成正比：)()(1)(2222O H I O H c c k dtdc ⋅=-- （1）式中，c 表示各物质的浓度（mol ·L -1），t 为反应时间，k 1为反应速率常数（单位为：浓度-1·时间-1），其大小与温度、介质及操作条件如搅拌速度等有关，表示的是反应物浓度为单位浓度时体系的反应速率，故其值与反应组分的浓度无关。

由于催化剂在反应前后的浓度是不变的，即-I c 可视为常数，则：)()(2222O H O H c k dtdc ⋅=-（2）此时，反应的速率与反应物浓度的1 次方成正比，为一级反应。

式中k 为表观反应速率常数，其单位为时间-1，其值除与温度等有关以外，还与催化剂的浓度有关。

上式表明H 2O 2的分解反应为一级反应。

将上式积分可得： kt c c O H O H -=02222)()(ln（3）式中，022)(O H c 为反应开始时H 2O 2的浓度，)(22O H c 是反应到某一时刻H 2O 2的浓度。

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、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%勺H2O2容液（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，在常温下勺分解反应式为：H2O2>H2O+1/2O2 （ I ）在KI 作用下勺分解反应机理为：H2O2+K H KIO+ H2O （慢）（II ）KIO^ KI+1/2O2 （快）（川）（I ）式是H2O2分解的速控步骤，H2O2分解反应的反应速率方程为:—dcH2O2/dt =k' cH2O2・ cKI （ W）因为cKI近似不变，（W）式可简化为：—dcH2O2/dt =kcH2O2 （ V ）（其中k=k' cK）H202勺催化分解反应为一级反应，对(V)式积分可得：In (c/ c0 )=—kt (^)(其中c0为H2O2的初始浓度；c为反应至t时刻H202勺浓度；k为H2O2 勺催化分解反应勺速率常数)。

反应勺半衰期为：11/2= In2/ k=0.693/k (W)在等温等压条件下，在H2O2的分解反应中，氧气体积增长速率反映了H2O2 勺分解速率，本实验就是通过测定不同时刻放出勺氧气勺体积，间接地求出H2O2 在相应时刻勺浓度，这种方法称为物理法。

令vx表示H2O2全部分解放出的O2的体积；vt表示反应至t时刻放出的O2的体积；则由(I)式可看出：定温定压下反应产生的O2的体积vt与被消耗的H2O2的浓度成正比，而vx则与H2O2的初始浓度成正比，且两者比例系数为定值，贝U: c。

*vx ；c* ( vx-vt)。

一级反应一过氧化氢分解一、实验目的1、 熟悉一级反应的特点。

2、 掌握静态量气法测定分解反应动力学参数的实验原理和方法。

3、 测定过氧化氢水溶液在碘化钾催化剂的作用下分解反应的速率常数。

二、实验原理实验证明H2O2的分解反应为一级反应。

许多催化剂如光的作用、KI 、MnO 2. FeCg 、Ag 、丹等都能大大加快此反应的反应速率。

H 2O 2分解反应的化学方程式为：HQ, T/O +丄O,・・ ・ 2・本实验用K/作为催化剂，按下列步骤进行反应：HQ 、+KI —^KIO + HQ （慢） KIO —^KI + -O.（快）2 二其中第一步基元反应为控速步骤。

因此，反应的速率方程可以表达为：r= r ^-c m^l = k x [H 2O 2][KI]由于反应过程中K7不断再生，其浓度[K/]保持不变，上式可以简化为:式中忍肛称为表观速率常数。

将上式积分得:(1)式中[比为丹2°2的初始浓度，[比° J 为反应时刻（时的比°2浓度。

dt= ^IH 2O 2]在弘。

2催化分解过程中，『时刻比。

2的浓度可以通过测左在相应时间内释 放出的氧气体积得出。

因分解过程中，放出氧气的体积与分解了的浓度成正比，其比 例常数为立值。

令匕表示H2O2全部分解释放岀的氧气体积，匕表示H2O2在r 时刻分解释放出的氧 气体积，贝'J[^26>2]0 ocV xt [H 2O 2]oc(V x -V ;)t 将该关系代入(1)式中得到：如果以ln(—-匕)~f 作图得一直线，即可验证是一级反应，由直线的斜率可以求岀灯址本实验匕.的测立采用KW H O。

滴泄法.测试方法可参考附录一。

本实验量气的平衡介 质为蒸慵水。

水在不同温度下的饱和蒸汽压见附录二。

化学元素原子量表见附录三。

本实验 中所有的气体均按理想气体模型处理。

图14.1测定装置幟7=%(14-1)ln(S —忙如r + ln —(14-2)A€D7>搅拌子 8.三通活務 量气管 10.水准瓶1. 磁力搅拌器2. 测温元件3. 恒温水槽4. 分解瓶5. 橡皮塞6. 半乒乓球三、仪器与药品恒温磁力搅拌器一台（配控温元件和搅拌子），结晶皿1只（恒温水槽），移液管（刻度）、10〃〃移液管各2支,25ml. 50ml移液管各1支,1（XW量筒1个,250ml锥形瓶3个，50ml酸式滴泄管1支，100〃”、250m!容虽:瓶各1只，256“/量气管1支，水准瓶1只，秒表一块，1/10刻度水银温度汁一支，放大镜一付，乒乓球一只，银子一把, 洗耳球一只，洗瓶一只，铁架台3付，铁夹4付，铁圈1付，蝴蝶夹一付，乳胶管2根，烧杯滴管回形针若干。

实验十一、过氧化氢分解速率常数和活化能的测定一、实验目的1.理解化学反应速率的含义；2.通过化学分析法测定过氧化氢的分解反应速率常数和活化能；3.掌握氧化还原滴定（KMnO 4法）的原理和方法。

二、实验原理1 H 2O 2的分解反应以及一级反应的速率方程凡是反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。

H 2O 2分解反应：H 2O 2=H 2O+1/2O 2 (一级反应)速度方程：kdt cdc kc dt dc =-=-或 积分得:lnc= -kt+lnc 0上式为一级反应中反应物浓度随时间变化的关系。

如果我们从实验中测得反应时间t =0 时的H 2O 2的起始浓度C 0和时间t 时的H 2O 2浓度C t ，即可通过以上公式计算出反应的速率常数k 。

如果以lnC t 对时间t 作图得到一条直线，则证明该反应为一级反应，从该直线的斜率-k 中，也可求得速率常数k 。

这就是一级反应所遵循的基本规律。

2、怎样求得反应的速率常数k反应物浓度随时间变化的关系如下 ： ln[H 2O 2] – ln[H 2O 2]0 = - kt 用常用对数的关系式为 ：lg[H 2O 2] = lg[H 2O 2]0- kt /2.303 ①实验中用高锰酸钾法测定H 2O 2反应液的瞬时浓度，根据H 2O 2与KMnO 4在酸性溶液中反应的计量关系，可知 ： 2MnO 4-+5H 2O 2+6H +=2Mn 2++8H 2O+5O 2(确定浓度c) 等物质的量关系：n(2KMnO 4)=n(5H 2O 2),即21(cV)4KMnO =21n(KMnO 4)=51n(H 2O 2)=51(cV)22O H∴ c(H 2O 2)=25c(KMnO 4))()(224O H V KMnO V =常数×V(KMnO 4)根据实验方法，式中c(KMnO 4)、V(H 2O 2)为定值∴ c(H 2O 2)与V(KMnO 4)呈正比，代入①式合并常数项与lg[H 2O 2]0为A 得 ：lg V =A – kt /2.303ln V(KMnO 4)与t 呈正比，用lg V 对t (min)作图，直线的斜率为 –k /2.303，因此从斜率可求得反应的速率常数k 。

一级反应动力学—H2O2催化分解速率系数的测定H2O2是重要的工业原料，也是“绿色的”释氧剂。

质量分数为0.98的H2O2水溶液是高效氧化剂，可以用于航天飞行中。

对H2O2催化分解的研究既有理论意义又有实际意义，历尽百年历史，是国内外大学中经典的物理化学实验，也是众多学者教授科学研究的内容。

对H2O2催化分解的研究集中在新型催化剂的开发上。

已经研究过的催化剂有碱金属、碱土金属的卤化物及卤酸盐；过度金属化合物；贵金属、重金属的盐类；有机金属化合物；杂多酸及其盐；过氧化氢酶等。

研究表明，质量分数为0.3的H2O2催化分解是准一级反应，简称一级反应。

本实验研究H2O2在硫酸高铁铵作用下的催化分解反应。

实验目的（1）了解催化剂在催化反应中的作用特征；（2）测量指定温度下H2O2催化分解反应的速率系数及表观活化能；实验原理对于反应：a A+ b B = y Y+ z Z其反应速率与反应物质的量浓度的关系可通过实验测定得到。

多数反应的反应速率方程的形式为：υA = k A c Aαc Bβ若实验确定某反应物A的消耗速率与反应物A的浓度的一次方成正比，则该反应对A 为一级反应。

其反应速率方程为：—d c A / d t = k A c A（3-39）以过氧化氢分解反应为例，实验证明过氧化氢分解反应为：H2O2→H2O + ½O2（3-40）反应速率与H2O2（A）浓度的关系符合式（3-339）。

将式3-339）积分得式（3-41）：ln（c A / c A，0）= -k A t（3-41）式中：k A——反应速率系数；c A——反应时刻为t时H2O2的浓度；c A,0——反应开始前H2O2的浓度。

若在反应过程中的不同时刻测得过氧化氢的相应浓度,代入式(3-41)即可求出反应速率系数k A。

测定各反应时刻指定物质的浓度可用化学分析法（简称化学法），也可用物理分析方法（简称物理法）。

化学法是指在反应过程中每隔一定时间取出一部分反应混合物，并使其迅速停止反应，记录时间，然后分析与此时刻相对应的指定物质的浓度。