過氧化氫催化分解實驗方法的改進

劉榮梅，丁玉潔，吳之傳

（安徽工程大學(xué) 生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽 蕪湖241000）

過氧化氫催化分解實驗方法的改進

劉榮梅，丁玉潔，吳之傳

（安徽工程大學(xué) 生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽 蕪湖241000）

對過氧化氫催化分解反應(yīng)氧氣體積的測量方法進行了分析，提出了改進意見。實踐證明，所提出的改進方法操作簡單可行。

過氧化氫；氣體體積；實驗改進

1 問題的提出

過氧化氫在催化劑作用下分解的反應(yīng)方程式為：

該反應(yīng)為一級反應(yīng)，其速率方程式為，

在過氧化氫催化分解過程中，t時刻過氧化氫的濃度可通過測定在相應(yīng)時間內(nèi)分解放出的氧氣體積得出。得到其速率方程為：

使用Guggenheim處理法得：Vt指的是t時刻產(chǎn)生氧氣的體積，所以氧氣體積的準(zhǔn)確方便的測量就是本實驗的關(guān)鍵?，F(xiàn)行的《物理化學(xué)實驗》教材［1－3］中，如文獻［1］（裝置如圖1）量氣裝置采用的是U型壓力計，操作的方法是“打開旋塞，調(diào)節(jié)水位瓶使右量氣管液面恰在零刻度，關(guān)旋塞，水位瓶置桌上。搖動反應(yīng)瓶使托盤上的催化劑全部洗下，立即按一下電子秒表具累加計時功能的按鈕，開始計時，開旋塞，使左量氣管液面下降8～10ml，立即關(guān)旋塞。當(dāng)左右量氣管液面相平，立即讀取右量氣管讀數(shù)，同時按一下電子秒表按鈕使計數(shù)停止，記下時間后再按一下按鈕繼續(xù)累加計時。開一下旋塞，使左量氣管液面再下降8～10ml，再關(guān)旋塞，重復(fù)操作，直至量氣管液面降至約50ml為止?！标P(guān)于過氧化氫催化分解反應(yīng)氧氣體積的測量，每次記錄產(chǎn)生氧氣的體積都要關(guān)旋塞，用水位瓶調(diào)節(jié)量氣管兩側(cè)液面相平，記下氣體的體積，并計時。重復(fù)操作，直至量氣管液面降至約50ml為止。這樣操作繁瑣費時。

圖1 過氧化氫催化分解裝置圖［1］

2 實驗方法的改進

為此，筆者對氧氣體積的測量方法進行了改進，在實驗中，首先調(diào)節(jié)水位瓶使量氣管兩邊液面恰在零刻度，搖動反應(yīng)瓶使托盤上的催化劑全部洗下，立即按下秒表記時，然后每隔一段時間讀下量氣管左管的刻度，直至反應(yīng)基本結(jié)束。此時左量氣管的讀數(shù)應(yīng)為壓力（P大氣壓＋ρgh）下的體積，應(yīng)加以校正。由于ρgh相對于P大氣壓來說較小，可以近似用左管讀數(shù)代替所產(chǎn)生的氧氣體積。另外每隔一段時間記錄氣體的體積，當(dāng)間隔時間Δ定值時，以ln（Vt＋Δ－Vt）對t作圖可得一條直線，由直線斜率可求出反應(yīng)速率常數(shù)k′。無需測量V∞。

3 應(yīng)用實例

利用上述改進后的實驗方法，測得如下數(shù)據(jù)：

t（min）3.57Vt＋△－Vt（ml） 3.72 3.35 3.03 2.73 2.46 2.22 2.00 1.81In（Vt＋△－Vt） 1.314 1.211 1.109 1.004 0.900 0.797 0.693 0.593 1 2 3 4 5 6 7 8 9Vt（ml） 3.25 6.97 10.32 13.35 16.08 18.54 20.76 22.76 2

圖2 過氧化氫催化分解速率常數(shù)

以ln（Vt＋Δ－Vt）對t作圖可得一條直線，由直線斜率可求出25℃反應(yīng)速率常數(shù)k′＝0.103min－1。

［1］羅澄源.物理化學(xué)實驗［M］.北京：高等教育出版社，1983.

［2］清華大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)實驗編寫組.物理化學(xué)實驗［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1991.

［3］徐菁利.物理化學(xué)實驗［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2009.

G642.423

：A

：1673－1794（2010）05－0094－02

劉榮梅（1979－），女 ，講師，碩士研究生，主要從事功能納米材料的控制合成及性能研究。

安徽工程大學(xué)教學(xué)研究項目（2009yjy29）

2010－07－11