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實驗八 過氧化氫的分解速率

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實驗八 過氧化氫的分解速率

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  1. 實驗八 過氧化氫的分解速率 組員:49812023 蕭群達 (公式推導、數據處理) 49812035 陳怡欣 (儀器、步驟、ppt製作) 49812054 李韋賢 (目的、原理)

  2. 目的 • 了解催化劑功用 • 利用過氧化氫生成氧氣的反應,加入催化劑後利用作圖來求出反應常數k

  3. 原理 • 過氧化氫在中性或酸性溶液中的分解速率為一級反應

  4. 催化劑的重要特性:

  5. 一級反應 • 速率定律式 r = k[A] • 反應速率 r 和濃度 [A] 成正比 • 濃度-時間關係式 • 濃度-時間關係圖

  6. H2O2(aq)+I-(aq) → H2O(l) + IO-(aq) (緩慢) H2O2(aq)+ IO-(aq)→H2O(l) + O2(g)+ I-(aq) (快速) 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)(全反應) 其反應速率定率式為: Rate = k[H2O2][ I- ] 因為此次實驗[ I- ] 為固定值,所以: Rate = k’[H2O2] k’=k[ I- ]

  7. 實驗上的副反應 H2O2(aq) + 2I-(aq) + 2H+(aq) → 2H2O(g) + I2(s) 若想去除所生成的碘I2,以加入碳酸鈉的方式,使碘I2在鹼性環境中進行自身氧化還原反應而消失。 其反應式如下: 3I2(s) + 6OH- (aq) → IO3-(aq) + 5I-(aq)+ 3H2O(aq)

  8. 影響反應速率的因素有:

  9. 儀器 量氣管 恆溫槽 水準瓶 錐形瓶

  10. 儀器 • 100ml燒杯 一個 • 5,10ml移液管 各一支 • 安全吸球 一個 • 100ml量筒 一個 • 溫度計 一支

  11. 藥品 • 過氧化氫 • 化學式:H2O2 • 莫爾質量: 34.0147g/mol • 外觀:淡藍色液體,溶液無色 • 可自發分解生成水或氧氣 • 在水溶液中可氧化或還原無機離子。做還原劑時產物為氧氣;做氧化劑時產物為水 氧化劑: 2Fe2+(aq)+H2O2+2H+(aq) 2Fe3+(aq)+2H2O(l) 還原劑:NaClO+H2O2 O2+NaCl+H2O

  12. 碘化鉀 • 化學式:KI • 莫爾質量: 166.01g/mol • 外觀:白色晶體 • 碘離子可被強氧化劑氧化為I2 2KI(aq)+Cl2(aq) 2KCl+I2(aq) • KI和單質碘反應可以形成I 3− , I3−鹽易溶於水,並且可以通過 下列反應使碘用於氧化還原滴定 2KI(aq)+I2(s) KI3(aq)

  13. 藥品配置 • 3%過氧化氫(H2O2) 取10ml的30%H2O2,加水稀釋到100ml (30 % *10ml =3 % *100ml) • 碘化鉀(KI :166.01g/mol) 0.05N:取0.83g KI溶於100ml水中0.1N: 取1.66g KI溶於100ml水中

  14. 實驗應用原理 • 連通管原理 在液體容器底部都相通的裝置,當液體靜止時,各容器的液面必在同一水平面。且同一水平面時,其所受壓力相同。

  15. 實驗步驟 1.將恆溫槽設定在35℃。 2.架設裝置,且確定每一 接口密閉。 量氣管 錐形瓶 水準瓶 改成 恆溫槽

  16. 3.水準瓶中加入適量水,使瓶內水面與量氣管頂端刻度相等。3.水準瓶中加入適量水,使瓶內水面與量氣管頂端刻度相等。 4.用吸量管吸5ml 3% 的H2O2注入錐形瓶, 並放置恆溫槽中恆溫 5.吸量管吸取10ml 0.05N 的KI(催化劑) ,迅速注入錐形瓶內塞回橡皮塞(反應開始進行),放回恆溫槽中,並激烈 震盪, 使溶液均勻反應。

  17. 6.催化劑一注入就開始計時, 每隔30秒紀錄一次氧氣的體積Vt。直至氧氣不再增加, 約需15~30分鐘。 (水準瓶與量氣管的水面須隨時保持等高) 7.恆溫槽加溫至45 ℃,待溫度穩定,調整水準瓶與量氣管的水面高,記錄此時氧氣的體積V∞ 。 8.改用0.1N的KI做為催化劑,重複步驟4~7 。

  18. 誤差 • 水準瓶由人為控制,且只用目測判斷其液面,兩端液面壓力可能不相等 • 裝置可能有漏氣的產生(ex:連接管、接口處) • 並非整組裝置都在35℃下進行 • 在45℃下不一定完全反應完

  19. 公式推導 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) 移項 移除d

  20. 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) 忽略液體體積變化 又 PV=nRT 時間為t時的氧氣體積 反應平衡時的氧氣體積

  21. 數據及結果

  22. 參考資料 • http://www3.ksvs.kh.edu.tw/chem/chem/fresh/96-Peggy/Chemistry/index.html • http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=17725 • http://baike.baidu.com/view/366594.htm • http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%87%E6%B0%A7%E5%8C%96%E6%B0%A2維基百科 • http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A2%98%E5%8C%96%E9%92%BE維基百科

  23. The End~~~~