과산화수소 촉매 분해 반응속도 상수의 측정

1. 실험목적

1. 과산화수소 촉매 분해 반응속도 상수 측정하기;

2. 반응 시스템의 체적 추적 반응 시스템의 농도를 측정하여 반응 속도를 연구하는 방법을 습득합니다.

2. 실험원리

과산화수소는 촉매가 존재하지 않을 때 분해 반응이 느리게 진행된다.촉매를 첨가하면 분해 속도를 높일 수 있다.과산화수소 분해 반응의 화학 계량식은 다음과 같다.

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

만약KI는촉매로KI는작용 하에 촉매 분해 단계는 다음과 같다.

KI(l) + H2O2(l) = KIO + H2O(l)(느림)

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

* 단계는 두 번째 단계보다 속도가 훨씬 느리기 때문에 * 단계는 반응을 제어하는 단계입니다.따라서 반응의 속도 방정식은 다음과 같다고 가정할 수 있습니다.

- dcA/dt = k의 cKIcA

식중,cA는반응 시스템에서 에 반응T순간H2O2는농도, 인KI는반응 과정 중 농도 가 변하지 않기 때문에 상식 은 간소화 할 수 있다

-dIcA/dt=kIcA（14.1）

식중K=K’cKI,변수 포인트를 위쪽에서 분리하려면 다음과 같이 하십시오.

당t=0시,CA=C0；T=T시,CA=C t는

정적 분식:

AACCtAA는kdtcdc00의 （14.2）

포인트 결과:

0lncktct???（14.3）

식 예tct~ln을의 직선 방정식입니다.반응 진행 과정 중 서로 다른 시각을 측정하다T시간 반응 계통의 산소 농도CT는, 여러 그룹 가져오기CT는、T의 데이터 이후,lnct는대T그림을 그리면 일직선을 얻어서 이 반응이 일급반응(준일급반응)이고 직선의 경사율이k。

물리화학의 연구방법은 물리적방법으로 반응계통의 모 조분의 농도를 측정하는것인데 이른바 물리적방법은 반응계통의 모 조분 또는 각 조분의 일부 물리적성질 (예를 들면 체적, 압력, 전동세, 굴절률, 선광도 등) 과 그가 확정적인 단가함수관계가 있는 특징을 리용하여 계통에서의 이 물리적성질의 변화를 측정하여 간접적으로 농도변화를 측정하는것이다.이 물리 화학의 실험 방법 Zui의 큰 장점은 시스템의 어떤 조분 또는 각 조분의 물리적 성질의 변화를 추적할 수 있기 때문에 반응을 종료할 필요 없이 언제든지 어느 순간 반응 시스템의 어떤 조분 또는 각 조분의 농도를 측정할 수 있다는 것이다.

에서H2O2는촉매 분해 과정 중T순간H2O2는의 농도는 해당 시간 동안 분해되어 방출된 산소의 부피를 측정하여 얻을 수 있다.방출된 산소의 부피와 분해된H2O2는의 양은 정비례하고 그 비례 계수는 정수입니다.령V표현H2O2는방출된 산소의 부피를 모두 분해하고,V t는표시H2O2는에서T시시각각 방출된 산소의 부피를 분해하면:

co∝V∞，CT는∝ （V∞－Vt는）

위의 관계식을 대입합니다 (14.3)식, 득:

ln은（V∞－Vt는）= - kt + ln V∞(14.4)

하면, 만약, 만약...ln은（V∞－Vt는) 예T일직선으로 그림을 그린다. 즉 1급반응임을 검증한다.직선으로 기울기m구할 수 있는 속도 상수k，m = k。(14.4)위ln은（V∞－Vt는）～-t는의 직선 방정식, 식중V은H2O2는모두 분해되어 방출된 산소의 부피, 반응온도 및KI는농도가 일정할 때, 그것은 시간에 따라 변하지 않는다.실험 과정 중 반응이 진행되는 다른 시각만 측정하면 된다T시H2O2는방출된 산소의 부피를 분해하다t(몇 가지 데이터)반응이 끝났을 때H2O2는모든 분해 방출된 산소 부피V(데이터 1개)ln은（V∞－Vt는) 예T그림을 그릴 때는 일직선이 되고, 선의 기울기는 - 이다.k, 도법 으로 반응 속도 상수 를 구할 수 있다k。

V또한 예측하지 않고"데이터 처리"에 소개된 방법으로 계산할 수 있다. 데이터는 등시간 간격 기록이기 때문에 라그랑의 일중치 정리에 따르면

이로부터 하다ln (dVt/dt)—T그림, 데이터 결과는 매우 강한 선형 법칙을 가지고 있으며, 직선의 경사율을 구한다m반응 속도 상수를 얻을 수 있습니다k/분-1=－m。