Determinação da constante da taxa de decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio

I. Objetivos experimentais

1. Determinar a constante da taxa de decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio;

2. Dominar métodos para estudar a taxa de reação medindo o volume do sistema de reação rastreando a concentração do sistema de reação.

II. Princípios experimentais

A descomposição do peróxido de hidrogênio é lenta quando não há catalisador. A adição de catalisadores aumenta a taxa de decomposição. A fórmula química para a decomposição do peróxido de hidrogênio é a seguinte:

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

SeKIPara o catalisador, emKIAs etapas de decomposição catalítica são:

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

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

Como a taxa da etapa é muito mais lenta do que a segunda, a etapa é a etapa de controle da reação. Assim, pode-se supor que a equação da velocidade de sua reação é:

- dcA/dt = k'cKIcA

no estilo,cAReagir no sistema de reaçãotMomentosH2O2Concentração, devidoKIA concentração é constante durante a reação, portanto, a fórmula pode ser simplificada para

- dIcA/dt = kIcA（14.1）

Estilo médioK = K’cKI,Separar as integrais das variáveis:

Quandot = 0Quando,CA=C0；t = oQuando,CA=C t;

A fórmula integral é:

UmACCtAAkdtcdc00 (em inglês) （14.2）

Resultado de pontos:

0lncktct???（14.3）

O estilo étct~ln (em inglês)equação linear. Determinar diferentes momentos durante a reaçãotConcentração de oxigênio no sistema de reaçãoCTObter vários gruposCTetApós os dados, alnctparatPara fazer o gráfico, deve ser uma linha reta, indicando que a reação é uma reação de nível 1 (reação quasi-nível 1), a inclinação da linha reta éO- k- É.

O método de pesquisa de química física é a utilização de métodos físicos para medir a concentração de um componente do sistema de reação, o chamado método físico é usar certas propriedades físicas de um componente ou componentes do sistema de reação (por exemplo, volume, pressão, potência elétrica, taxa de refração, rotação, etc.) e suas características com uma determinada função de valor único, medindo a mudança de concentração indiretamente através da mudança das propriedades físicas no sistema de medição. A grande vantagem deste método experimental de química física é que pode acompanhar as mudanças nas propriedades físicas de um ou vários componentes do sistema, de modo que, sem a necessidade de terminar a reação, a concentração de um ou vários componentes do sistema de reação pode ser determinada a qualquer momento.

emH2O2durante a decomposição catalíticatMomentosH2O2A concentração pode ser obtida medindo o volume de oxigênio liberado durante o tempo correspondente. O volume de oxigênio liberado e decompostoH2O2A quantidade é proporcional e seu coeficiente de proporção é fixo. ordemO V∞ exibiçãoH2O2O volume total de oxigênio liberado,V tMostrarH2O2emtO volume de oxigênio liberado em cada momento é:

co∝O V∞，CT∝ （O V∞－Vt）

substituir a relação acima (14.3(Forma, deve:

Em（O V∞－Vt）= - kt + ln V∞(14.4)

Se oEm（O V∞－VtSim.tDesenhar uma linha reta, ou seja, verificar a reação de primeiro nível; Por inclinação linearmConstante de taxa possívelk，m = - k- É.(14.4)paraEm（O V∞－Vt）～- tequação linear, emO V∞ paraH2O2O volume total de oxigênio liberado, a temperatura de reação eKIA concentração não muda com o tempo. Apenas é necessário medir os diferentes momentos em que a reação ocorre durante o experimento.tTempoH2O2O volume de oxigênio liberadot(Vários dados)Quando a reação terminarH2O2O volume total de oxigênio liberadoO V∞ (um dado), paraEm（O V∞－VtSim.tFaça um desenho em linha reta, a inclinação da linha reta é -kUsado como um gráfico para obter a constante da taxa de reaçãok- É.

O V∞ também pode ser indeterminado, calculado pelo método descrito em "Processamento de Dados". Como os dados são registrados em intervalos de tempo iguais, é conhecido pelo teorema da média de Lagrange,

feita a partir distoln(dVt/dt)—tGráfico, os resultados dos dados têm uma forte lei linear, para determinar a inclinação da linha retamobtém a constante da taxa de reaçãok/min-1=－m- É.