Bestimmung der Konstante für den katalytischen Abbau von Wasserstoffperoxid

1. Zweck des Experiments

1. Bestimmung der Wasserstoffperoxidkatalytischen Zersetzungsrate-Konstante;

2. Beherrschen Sie die Methoden, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu untersuchen, indem Sie die Konzentration des Reaktionssystems durch die Messung des Volumens des Reaktionssystems verfolgen.

II. Experimentelle Prinzipien

Wasserstoffperoxid läuft ohne Katalysator sehr langsam ab. Der Zugang eines Katalysators erhöht die Zersetzungsgeschwindigkeit. Die chemische Formel der Wasserstoffperoxid-Zersetzungsreaktion lautet wie folgt:

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

WennKIAls Katalysator, inKIDie Schritte der katalytischen Zersetzung sind:

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

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

Da der Schritt viel langsamer ist als der zweite Schritt, ist der Schritt der Kontrollschritt der Reaktion. Man kann daher davon ausgehen, dass die Geschwindigkeitsgleichung der Reaktion:

-dcA/dt = k'cKIcA

in der Form,cAReaktion im ReaktionssystemtMomentH2O2Konzentration, weilKIDie Konzentration ist während der Reaktion unverändert, daher kann die Formel auf

- dIcA/dt = kIcA（14.1）

in der FormK = K’cKI,Trennen Sie die Variablen:

Wennt = 0Wenn,CA = C0；und t=Wenn,CA=C t;

Die Formulierung ist:

EinACCtAAkdtcdc00 （14.2）

Punktergebnis:

0lncktct???（14.3）

Stil isttct~lnDie geradlinige Gleichung. Unterschiedliche Zeitpunkte während der ReaktiontKonzentration von Sauerstoff im ReaktionssystemCTErhalten Sie mehrere GruppenCTundtNach den Daten, umlnctgegentFür die Darstellung muss eine gerade Linie angezeigt werden, dass die Reaktion eine Stufenreaktion ist (Quasi-Stufenreaktion), die gerade Neigung ist- K.

Die Forschungsmethode der physikalischen Chemie besteht darin, die Konzentration einer bestimmten Komponente des Reaktionssystems mit einer physikalischen Methode zu bestimmen, die sogenannte physikalische Methode besteht darin, bestimmte physikalische Eigenschaften einer Komponente oder einzelner Komponenten des Reaktionssystems (wie Volumen, Druck, Elektrodynamik, Brechungsverhältnis, Rotationsgrad usw.) zu nutzen und die Eigenschaften einer bestimmten einwertigen Funktionsbeziehung zu haben. Der große Vorteil dieser experimentellen Methode der physikalischen Chemie besteht darin, dass die Veränderungen der physikalischen Eigenschaften einer bestimmten Komponente oder einzelner Komponenten des Systems verfolgt werden können, so dass die Konzentration einer bestimmten Komponente oder einzelner Komponenten des Reaktionssystems jederzeit bestimmt werden kann, ohne die Reaktion zu beenden.

inH2O2beim katalytischen AbbautMomentH2O2Die Konzentration kann durch Messung des Volumens des Sauerstoffs, der in der entsprechenden Zeit aufgelöst wird, ermittelt werden. Das Volumen des freigegebenen Sauerstoffs und der ZersetzungH2O2Die Menge ist proportional und der Verhältniskoeffizient ist festgelegt. BefehlV∞ anzeigenH2O2das Volumen des freigegebenen Sauerstoffs,V tAnzeigeH2O2intDas freigegebene Sauerstoffvolumen ist:

Co∝V∞，CT∝ （V∞－Vt）

Die oben genannte Beziehung (14.3(Form, muss:

ln（V∞－Vt）= - kt + ln V∞(14.4)

Wenn mitln（V∞－VtJa.teine geradlinige Darstellung, d. h. die Prüfung einer Stufenreaktion; Von der geradlinigen NeigungmVerfügbare Geschwindigkeitskonstantek，m = -.(14.4)fürln（V∞－Vt）～-tDie lineare Gleichung, inV∞ fürH2O2Vollständig freigegebenes Sauerstoffvolumen, Reaktionstemperatur undKIDie Konzentration ändert sich nicht mit der Zeit. Es ist nur nötig, während des Experiments die unterschiedlichen Momente der Reaktion zu messen.tZeitH2O2Abbau des freigegebenen Sauerstoffvolumenst(Einige Daten)Wenn die Reaktion beendet istH2O2Vollständig freigegebenes SauerstoffvolumenV∞ (eine Zahl), umln（V∞－VtJa.tZeichnen Sie eine gerade Linie mit einer Steigung von -kAls Diagramm kann die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante ermittelt werdenk.

VAuch ∞ kann unbestimmt werden und wird durch die in der Datenverarbeitung beschriebene Methode berechnet. Da die Daten in gleichmäßigen Zeitintervallen aufgezeichnet werden, ist dies nach dem Lagrange-Mittelwerttheorem bekannt,

Daraus entstehtln(dVt/dt)—tDiagramm, das Datenergebnis hat eine starke lineare Regel, um die Steigung der geraden Linie zu findenmSie erhalten die Konstante der Reaktionsgeschwindigkeit.k/min-1=－m.