Кинетика каталитического разложения перекиси водорода.

Лабораторная работа №4

Цель работы: Определить порядок реакции, константы скорости при двух температурах и вычислить энергию активации каталитического разложения перекиси водорода.

Метод основан на измерении объёма кислорода, выделяющегося в процессе реакции разложения перекиси водорода, катализируемой CuSO₄.

Уравнения химической реакции:

H₂O₂ → 2OH^• - инициирование

OH^• + H₂O₂ → HO₂^• + H₂O (1)

Cu²⁺ + HO₂^• → Cu⁺ + H⁺ + O₂^- (2)

Cu⁺ + H₂O₂ → Cu²⁺ + OH^• + OH^- (3)

Cu⁺ + HO₂^• → Cu²⁺ + HO₂^- - обрыв цепи

Расчётные формулы:

, где (1)

W_t – скорость реакции в момент времени t;

(a_∞ - a_t)_t-1 – концентрация исходного вещества до момента времени t;

(a_∞ - a_t)_t+1 – концентрация исходного вещества после момента времени t;

t_t-1 – момент времени до t;

t_t+1 – момент времени после t;

, где (2)

n – порядок реакции разложения H₂O₂;

a_∞ - объём выделившегося O₂ к концу реакции;

a_t - объём выделившегося O₂ к моменту времени t;

k_n – константа скорости реакции разложения H₂O₂.

, где (3)

E_a – энергия активации разложения H₂O₂;

T₁,T₂ – температуры проведения реакции;

- константы скорости при соответствующих температурах

Ход работы:

Таблица 1. Данные для реакции разложения H₂O₂ при 312К.

t, мин	at, мл	a∞ - at, мл	Скорость реакции vt, мл/мин	lg(a∞-at)	lg vt
	0,5	40,5	0,10	1,61	-1,00	2,45*10^-3
	2,0	39,0	0,20	1,59	-0,70	5,00*10^-3
	5,4	35,6	0,36	1,55	-0,44	9,42*10^-3
	9,0	32,0	0,45	1,51	-0,35	1,24*10^-2
	12,2	28,8	0,49	1,46	-0,31	1,41*10^-2
	15,0	26,0	0,50	1,41	-0,30	1,52*10^-2
	18,0	23,0	0,51	1,36	-0,29	1,65*10^-2
	20,4	20,6	0,51	1,31	-0,29	1,72*10^-2
	22,0	19,0	0,49	1,28	-0,31	1,71*10^-2

Рисунок. 1. График зависимости (a_∞ - a_t) от t (изменение разности объёмов кислорода во времени).

Рисунок. 2. График зависимости v_t от t (изменение скорости реакции во времени).

Рисунок. 3. График зависимости lg v_t от lg(a_∞ - a_t).

Рисунок. 4. График зависимости lg(a_∞ - a_t) от t.

Вывод. Изучена теория по каталитическому разложению H₂O₂ и определён порядок реакции при CuSO₄ в качестве катализатора.

Дата добавления: 2015-08-13