过氧化氢分解速率与活化能的测定

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1、过氧化氢分解速率与活化能的测定一、实验目的1、学会用图解法求出过氧化氢分解反应的速率常数k和活化能Ea；2、熟悉一级反应的特点，从实验结果获得反应物浓度、温度、催化剂对一级反应速率的影响。二、实验原理H2O2在较低温度和高纯度时比较稳定，在酸性和中性介质中稳定，在碱性介质中易分解。若加热到426K以上，或有金属离子Fe3+、Mn2+、Cu2+、Cr3+等存在时都能大大加速H2O2的分解。用波长为320～380nm的光照射也会促进H2O2的分解：2H2O2(1)=H2O(l)+O2(g)实验证明过氧化氢的分解反应为一级反应。因此，H2O2浓度随时间变化的关系如下：（1）本实验在恒温

2、下，以Fe3+作催化剂促进H2O2的分解。每隔一定时间取出一定量的H2O2，用酸抑制其分解后，以Mn2+为催化剂，用KMnO4标准溶液滴定，滴定反应方程式如下：2MnO4-+6H++5H2O2=2Mn2++5O2↑+8H2O滴定至终点时，稍过量的KMnO4使溶液呈微红色，且10s不褪色。根据滴定反应中H2O2与KMnO4的计量关系，可求得溶液中H2O2的浓度：（2）将（2）式代入（1）式，合并常数项与lg[H2O2]0为A得：从上式可知，以lgV(KMnO4)对t作图，所得直线的斜率为-k/2.303，因此从斜率可求得在温度T时H2O2分解反应的速率常数k。通过上述方法，在一定温

3、度范围内，求得不同温度下H2O2分解反应的速率常数k，再根据阿仑尼乌斯经验公式：3以lgk对1/T作图，所得直线的斜率为-Ea/2.303R，从直线的斜率可求出H2O2分解反应的活化能Ea。三、实验步骤1、速率常数的测定①反应液的准备在250mL锥形瓶中，加入25mL0.11mol·L-1H2O2水溶液（6mL试剂H2O2溶液稀释至约500mL），用新鲜纯水稀释至200mL，塞上塞子，在室温水浴中恒温30min。②反应加5mL0.1mol·L-1NH4Fe(SO4)2溶液到反应液中，H2O2开始分解，按下停表计时，记录恒温水浴温度。③浓度分析在8个100mL烧杯中各加15mL3m

4、ol·L-1H2SO4、1mL0.05mol·L-1MnSO4溶液。H2O2分解反应进行至15min时，从反应液中取10.00mL到上述酸溶液中（这里酸对H2O2分解反应起抑制作用）。以后每隔15min取出10.00mL反应液加到酸里，记录反应液加到酸液中的时间。将烧杯中的溶液混和均匀，用0.003mol·L-1KMnO4溶液滴定，直到稍过量的KMnO4溶液的粉红色在10s内不褪去，即达到滴定终点，记录每次用去KMnO4溶液的体积。2、活化能的测定根据室温，调节恒温浴的温度为室温+4K，+8K，+12K，重复上述操作，分别测出在该温度下每次滴定用的KMnO4溶液体积和反应时间。四

5、、实验数据记录与处理表1一定温度下H2O2分解反应的速率常数k的测定温度：序号012345678时间t/min温度/℃平均温度/℃初读数/mL-3终读数/mL-V(KMnO4)/mL-lgV(KMnO4)-表2H2O2分解反应的活化能Ea的测定序号1234温度T/K/K-1速率常数k/min-1lgk3