Détermination de la constante de vitesse de réaction de décomposition catalytique du peroxyde d'hydrogène

I. Objectifs expérimentaux

1. Détermination de la constante de vitesse de réaction de décomposition catalytique du peroxyde d'hydrogène;

2. Maîtriser les méthodes de suivi de la concentration du système réactionnel par mesure du volume du système réactionnel et ainsi étudier la vitesse de réaction.

II. Principes expérimentaux

Le peroxyde d'hydrogène, en l'absence de catalyseur, la réaction de décomposition est lente. L'ajout du catalyseur permet d'augmenter la vitesse de décomposition. La formule stoechiométrique de la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène est la suivante:

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

Si parKIPour le catalyseur, enKILes étapes de décomposition catalytique sous action sont:

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

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

Comme la vitesse de * L'étape est beaucoup plus lente que la deuxième étape, l'étape * est l'étape de contrôle de la réaction. On peut donc supposer que l'équation de vitesse de sa réaction est:

-dcA/dt = k’cKIcA

Dans la formule,cARéaction dans le système réactionneltLe momentH2O2La concentration, parce queKILa concentration est inchangée pendant la réaction, de sorte que la formule ci - dessus peut être réduite à

- dica / DT = Kica（14.1) et

Dans la formulec = c« lecKI,Intégrez les variables en séparant la formule ci - dessus:

Lorsquepour t=0Quand,CA=C0;pour t=tQuand,CA=C t;

La formule intégrale définie est:

UnACCtAAkdtcdc00 （14.2) et

Résultats en points:

0lncktct ??（14.3) et

La formule esttct~lnL'équation de la ligne droite. Au cours de la réaction, détermination des différents instantstConcentration d'oxygène dans le système réactionnel dans le tempsCTObtenir plusieurs groupesCTEt,tAprès les données, pourlnctcontretFaire un diagramme, obtenir une ligne droite indiquant que la réaction est une réaction de premier ordre (réaction quasi - premier ordre), la pente de la ligne droite est-k- Oui.

La méthode d'étude de la chimie physique consiste à utiliser des méthodes physiques pour déterminer la concentration d'un composant d'un système réactionnel, les méthodes dites physiques consistent à mesurer indirectement les variations de concentration en mesurant les variations de cette propriété physique dans le système en utilisant les caractéristiques de certaines propriétés physiques d'un composant ou d'un composant du système réactionnel (telles que le volume, la pression, la Force électromotrice, l'indice de réfraction, la polarité, etc.) par rapport à une fonction à valeur unique déterminée. L'avantage majeur de cette méthode expérimentale physico - chimique est qu'elle permet de suivre l'évolution des propriétés physiques d'un composant ou d'un composant du système, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de mettre fin à la réaction pour déterminer à tout moment la concentration d'un composant ou d'un composant du système réactionnel.

DansH2O2Pendant la décomposition catalytiquetLe momentH2O2La concentration peut être obtenue en mesurant le volume d'oxygène libéré par décomposition dans le temps correspondent. Volume d'oxygène libéré et décomposéH2O2La quantité est proportionnelle et son coefficient de proportionnalité est constant. OrdreV∞ indiqueH2O2Le volume d'oxygène libéré par décomposition totale,V tReprésentationH2O2DanstDécomposition instantanée du volume d'oxygène libéré, puis:

co∝V∞,CT∝ (V∞ -Vt) et

Remplacer la relation ci - dessus (14.3), il faut:

dans(V∞ -Vt) et= - kt + ln V∞(14.4)

Si avecdans(V∞ -Vt) OuitCartographier en ligne droite, c'est - à - dire que la vérification est une réaction de premier ordre; Par pente droitemConstante de vitesse disponiblek,m = -- Oui.(14.4)pourdans(V∞ -Vt) ~-tL'équation de la ligne droite, dans la formuleV∞ pourH2O2Volume d'oxygène libéré par décomposition totale, température de réaction etKILorsque la concentration est certaine, elle ne change pas avec le temps. Seuls les différents instants où la réaction est effectuée doivent être déterminés au cours de l'expériencetLorsqueH2O2Décomposition du volume d'oxygène libérét(Plusieurs données) etEt à la fin de la réactionH2O2Volume d'oxygène libéré par décomposition totaleV∞ (une donnée), pourdans(V∞ -Vt) OuitDessiner une ligne droite, la pente de la ligne est -k, en utilisant la méthode graphique pour trouver la constante de vitesse de réactionk- Oui.

V∞ peut également être non mesuré, calculé à partir de la méthode présentée dans "traitement des données". Parce que les données sont des enregistrements à intervalle de temps égal, connus par le théorème médian de Lagrange,

Ainsi faiteln(dVt/dt)–tFigure, le résultat des données a une forte loi linéaire, trouver la pente de la ligne droitemPeut obtenir sa constante de vitesse de réactionk/min-1=–m- Oui.