Опыт №1. Определение константы скорости, порядка и времени полураспада реакции разложения пероксида водорода

В данной работе изучается скорость реакции разложения пероксида водорода, которую в первом приближении можно рассматривать как реакцию первого порядка. В обычных условиях скорость разложения пероксида водорода мала, поэтому проводить реакцию следует в присутствии катализатора – оксида марганца (IV).

1. Изучение скорости разложения пероксида водорода проводят в приборе, изображенном на рис. 7. Прибор состоит из воронки (1), реакционной пробирки Оствальда (2) и бюретки (3), закреплённых на штативе. Бюретка и пробирка герметично закрыты пробками и соединены между собой стеклянной газоотводной трубкой. Нижний конец бюретки соединен с воронкой резиновой трубкой.

Рис. 7. Прибор для изучения скорости разложения пероксида водорода: 1 – воронка; 2 – реакционная пробирка Оствальда; 3 – бюретка

2. Перед проведением опыта обязательно проверьте прибор на герметичность. Для этого поднимите воронку над кольцом, служащим креплением ее к бюретке, и наблюдайте изменение уровня воды в бюретке. Если при поднятии воронки уровень воды в бюретке в первый момент немного повысится, но затем останется постоянным, прибор герметичен. Если уровень воды в бюретке непрерывно повышается, то прибор не герметичен. В случае нарушения герметичности прибора обратитесь к преподавателю.

3. Отсоедините реакционную пробирку Оствальда и отметьте уровень воды по делениям бюретки с точностью до 0,1 мл.

4. Отмерьте цилиндром 4 мл 3%-ного раствора пероксида водорода и перелейте в одно из колен реакционной пробирки Оствальда.

5. Возьмите стеклянную палочку диаметром 0,5 – 0,6 см и длиной примерно 2 см. Опустите кончик палочки в раствор клея БФ-6. Дайте стечь его избытку и прикоснитесь к поверхности тонко измельченного порошка оксида марганца (IV) таким образом, чтобы конец стеклянной палочки покрылся тонким слоем катализатора.

6. Поместите стеклянную палочку в свободное колено пробирки Оствальда.

7. Плотно закройте пробирку пробкой, присоединив ее к прибору, снова проверьте прибор на герметичность. Отметьте уровень воды по делениям в бюретке с точностью до 0,1 мл ().

8. Наклоните реакционную пробирку таким образом, чтобы раствор пероксида водорода перелился в колено пробирки Оствальда, в котором находится катализатор, и одновременно включите секундомер. Наблюдайте выделение кислорода и вытеснение воды из бюретки.

9. Измерение объема кислорода, выделяющегося в процессе реакции разложения пероксида водорода, проводите через 2 минуты каждые 30 с в течение 7 – 8 минут эксперимента. Во время измерений воду в бюретке и воронке приведите к одинаковому уровню. Результаты измерений занесите в табл. 7.

Таблица 7

Время t, с	Уровень воды в бюретке, мл	Объем выделившегося кислорода,
…		…	…	…
			–	–

9. Для определения объема кислорода , выделяющегося при практически полном разложении пероксида водорода, поместите колено реакционной пробирки Оствальда с реакционной смесью в стакан с горячей водой. Повышение температуры повысит скорость реакции разложения пероксида водорода.

10. После окончания реакции уберите стакан с горячей водой, дождитесь охлаждения реакционной пробирки Оствальда до комнатной температуры. Воду в бюретке и воронке приведите к одинаковому уровню. После этого отметьте уровень воды по делениям в бюретке с точностью до 0,1 мл и занесите значение в табл. 7.

Расчет

1. Напишите уравнение химической реакции разложения пероксида водорода.

2. На основании данных табл. 7 рассчитайте значения константы скорости реакции разложения пероксида водорода по формуле:

или перейдя к десятичным логарифмам:

Сохранятся ли постоянным значение константы скорости в опыте? Вычислите среднее значение константы скорости реакции разложения пероксида водорода.

3. Рассчитайте время полураспада для реакции разложения пероксида водорода по формуле:

.

4. На основании экспериментальных данных табл. 7 постройте график зависимости Используя график, определите период полураспада пероксида водорода и рассчитайте значение константы скорости реакции. Сравните полученное значение со средним значением константы скорости реакции разложения пероксида водорода .

5. На основании экспериментальных данных табл. 7 постройте график зависимости . Из графика по тангенсу угла наклона прямой определите значение константы скорости реакции. Сравните полученное значение со средним значение константы скорости реакции разложения пероксида водорода .

6. Рассчитайте период полураспада пероксида водорода по формуле:

и сравните его значение с , полученным из графика.

Дата добавления: 2015-07-25