试验八过氧化氢的分解速率课件

實驗八過氧化氫的分解速率組員:49812004 洪嘉駿(步驟)49812005 許丁才(數據處理)49812007 蔡宗廷(目的與原理和儀器)實驗八過氧化氫的分解速率組員:49812004洪嘉駿(一、目的在定溫下，用不同濃度的催化劑(KI)催化H2O2並求得反應速率常數(測氧氣體積)一、目的在定溫下，用不同濃度的催化劑(KI)催化H2O2並求二、原理1.催化劑2.過氧化氫的分解3.過氧化氫的級數(一級)4.為何使用KI當催化劑二、原理1.催化劑1.催化劑定義:是參與化學反應和改變反應速率，而本身沒有質量和化學性質的改變類別:(1)正催化劑1:可降低正、逆反應活化能，使正逆、反應速率增加負催化劑:可增加正、逆反應活化能，使正逆、反應速率降低101.催化劑定義:是參與化學反應和改變反應速率，而本身沒有質(2)均相催化2(homogeneous catalysis):反應物和催化劑在同一相中反應 非均相催化(heterogeneous catalysis):反應物和催化劑在不同相中反應此實驗的催化劑為碘化鉀(KI)，為正催化劑和是以均相來催化反應物(2)均相催化2(homogeneous2.過氧化氫的分解過氧化氫在酸中性和鹼性反應過程不同 1.酸中性下3:H2O2(aq)+2 H+(aq)+2e-2H2O(l)H2O2(aq)O2(g)+2 H+(aq)+2 e-總反應:2 H2O2(aq)O2(g)+2 H2O(l)2.鹼性下4:OH-(aq)+H2O2(aq)HO2-(aq)+H2O(l)HO-2(aq)+H2O2(aq)O2(g)+OH-(aq)+H2O(l)總反應:2 H2O2(aq)O2(g)+2 H2O(l)2.過氧化氫的分解過氧化氫在酸中性和鹼性反應過程不同H2O2氧化過程為一級反應H2O2氧化過程為一級反應一級反應*圖片來源8一級反應*圖片來源8零級反應一級反應二級反應斜率=-k斜率=-k斜率=k*表格來源7*圖片來源8零級反應一級反應影響反應速率因素91.反應物的本性4.接觸面積2.濃度5.催化劑3.溫度6.壓力影響反應速率常數因素1.反應物本性(活化能)2.溫度3.催化劑影響反應速率因素91.反應物的本性4.接觸4.為何使用KI當催化劑1.因為使用鹵化鉀(特別是KI)，催化效果明顯，提高反應速率62.價格便宜3.為正催化劑4.為何使用KI當催化劑1.因為使用鹵化鉀(特別是KI)，催H2O2加入催化劑(鹵化物)的比較6H2O2在水溶液中為一弱酸，其酸常數(Ka)為2.410-12(25)H2O2(aq)H+(aq)+HO2-(aq)H2O2為熱力學不穩定化合物，會自動分解2 H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)(G=-116.8 kJ/mol H2O2)G=H-TS(熵與焓、溫度與亂度)H2O2加入催化劑(鹵化物)的比較6H2O2在水溶液中為推論:溶解度KI(S)KBr(S)KCl(S)KX(s)K+(aq)+X-(aq)的焓變化很相近 (H31-32 kJ/mol)=G=H-TS =所以比較KX(s)熵(熵與溶解度有關)KCl(S)KBr(S)KI(S)K+(aq)Cl-(aq)Br-(aq)I-(aq)82.59(JK-1mol-1)95.90(JK-1mol-1)106.32(JK-1mol-1)102.5(JK-1mol-1)56.5(JK-1mol-1)82.4(JK-1mol-1)111.3(JK-1mol-1)KX(s)K+(aq)+X-(aq)KClKBrKIS76.41(JK-1mol-1)89(JK-1mol-1)107.48(JK-1mol-1)推論:溶解度KI(S)KBr(S)KCl(S)KX(sH2O2與X-離子(X=Cl或Br)在水溶液中之反應須在酸催化下才有較快的反應 機制:H2O2+X-+H+HOX+H2O(慢)H2O2+HOX O2+X-+H+H2O(快)*25時的反應速率常數Cl-Br-k=1.110-4 M-2s-1k=2.210-2 M-2s-1H2O2與X-離子(X=Cl或Br)在水溶液中之反應須在酸催k1k20.69 M-1s-1 10.5 M-2s-1k1k20.69M-1s-110.5M-2s-1三、藥品與儀器裝置儀器藥品1.100ml燒杯*1 1.H2O22.5、10ml移液管*1 2.KI3.水準瓶*14.安全吸球*15.量器管100ml*16.250ml錐形瓶*17.100ml量筒*18.溫度計*19.恆溫槽*110.鍋子*1三、藥品與儀器裝置儀器實驗步驟實驗步驟1.將恆溫槽設定在35(1)配製0.05N及0.1N碘化鉀溶液各10ml2.(2)配製3%過氧化氫溶液5ml试验八过氧化氢的分解速率课件(1)配置0.05N及0.1N碘化鉀(166.01g/mol)溶液。0.05N：取0.083g 碘化鉀溶於10ml水中。0.1N：取0.166g 碘化鉀溶於10ml水中。(2)配製3%過氧化氫(34.2g/mol)溶液。取0.86ml 35%H2O2 溶液稀釋至10ml。當量數(Eq)=W=重量，M=分子量，n=每單位解離數(1)配置0.05N及0.1N碘化鉀(166.01g/mol量氣管水準瓶3.注意各接頭是否接緊!量氣管水準瓶3.注意各接頭是否接緊!4.將水準瓶中加入適量水，使水面與量氣管頂端刻度相等，用手舉著。Tip:盡量與0刻度同高為起始點4.將水準瓶中加入適量水，使水面與量氣Tip3%碘化鉀過氧化氫溶液355.吸量管吸5ml 3%H2O2溶液，注入置於恆溫槽中之錐形瓶。6.吸量管吸10ml 0.05N KI(催化劑)，迅速注入瓶內塞回橡皮塞，放回恆溫槽中並激烈震盪。3%碘化鉀過氧化氫溶液355.吸量管吸5ml3%H7.催化劑一注入即開始計時，每30秒紀錄一次產生的O2體積，至O2體積不再增加為止(通常須要1530分鐘)。8.將錐形瓶移至45水浴加溫數分鐘後放回恆溫槽(保持密閉)，穩定後調整水面等高，記錄此時O2體積為V。9.改用0.1N 碘化鉀溶液做催化劑，重複所有步驟。7.催化劑一注入即開始計時，每30秒紀錄一次產生的O2體積，以 對時間t 作圖，可得一斜率為k之直線，可求得反應速率常數k。氧氣濃度與過氧化氫有下列關係：以對時間t又可整理得下式:所以若以 對t作圖，應得一斜率為的直線，如此亦可求出k。又可整理得下式:四、數據及結果四、數據及結果計算過程:斜率=-0.0015斜率=-k/2.303=-0.0015 k=0.00345(反應速率常數)計算過程:計算過程:斜率=-0.0025斜率=-k/2.303=-0.0025k=0.00575(反應速率常數)計算過程:參考資料1.奇摩知識家:http:/ CHINESE CHEM.SOC.,TAIPEI)MAR.2002 Vol.60,No.1,pp.119128 7維基百科:http:/zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%80%9F%E7%8E%87%E6%96%B9%E7%A8%8B8 Chemistry 112:http:/bilbo.chm.uri.edu/CHM112/lectures/lecture3.htm9奇摩知識家:http:/ http:/