实验 过氧化氢的分解
一、 实验目的
1．测定H2O2分解反应的速率系数和半衰期。
2．熟悉一级反应的特点，了解温度和催化剂等因素对一级反应的影响。 3．学会用图解法求一级反应的速率系数。 二、 实验原理
过氧化氢是很不稳定的化合物，在没有催化剂作用时也能分解，但分解速度很慢。但加入催化剂时能促使H2O2较快分解，分解反应按下式进行： H2O2→H2O+
1O2 (1) 2在催化剂KI作用下，H2O2分解反应的机理为： H2O2+KI→KIO+ H2O （慢） (2) KIO→KI+
1O2 （快） (3) 2KI与H2O2生成了中间产物KIO，改变了反应的机理，使反应的活化能降低，反应加快。反应（2）较（3）慢得多，成为H2O2分解的控制步骤。
H2O2分解反应速率表示为： r =
dc(H2O2)
dt反应速率方程为：
dc(H2O2)=k’c(H2O2)c(KI) (4)
dtKI在反应中不断再生，其浓度近似不变，这样（4）式可简化为：
dc(H2O2)=kc(H2O2) (5)
dt其中，k=k’c (KI)，k与催化剂浓度成正比。
由（5）式看出H2O2催化分解为一级反应，积分（5）式得：ln式中：c0——H2O2的初始浓度；c——t时刻H2O2的浓度。 一级反应半衰期t1为： t1=
22c= - kt （6） c0ln20.693= (7) kk
可见一级反应的半衰期与起始浓度无关，与反应速率系数成反比。本实验通过测定H2O2
分解时放出O2的体积来求反应速率系数k。从H2O2=== H2O+
1O2中可看出在一定温度、一定2压力下反应所产生O2的体积V与消耗掉的H2O2浓度成正比，完全分解时放出O2的体积V与H2O2溶液初始浓度c0成正比，其比例常数为定值，则c0V、c0(V-V)
1
代入（6）式得： ln
V-V = - kt VV-V V = - kt + ln (8) VV改写成直线方程式： ln
以ln(V∞-V)/[V]对t作图，得一直线，从斜率即可求出反应速率系数k。
三、 仪器和药品
仪器：磁力恒温搅拌器、温度测量控制仪
药品：0.1mol/L KI溶液, 1.294mol/L H2O2溶液 四、 实验步骤
-1
1．1.4mol·LH2O2溶液的配置和标定。量取14ml30%H2O2溶液与烧杯中，加蒸馏水86ml，混
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合均匀，装入塑料瓶中。其浓度大约为1.4 mol·L
移取上述溶液10ml于100ml容量瓶中，加水冲稀至刻度，混匀。再移取此溶液10ml于锥形瓶中，用量筒加入10ml3mol·L-1H2SO4溶液，用0.02mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至淡红色为止，其滴定反应式如下：
5H2O22MnO4-+6H+=====2Mn2++5O2+8H2O
已知KMnO4溶液的浓度和滴定时所消耗KMnO4溶液的体积，可以计算出H2O2的浓度（重复滴定两次）
2． 将洗净烘干的锥形瓶按图20—1装好，检查是否漏气。 3． 水浴槽内放入自来水，调至室温，并维持恒定。
4． 取下锥形瓶，打开活塞8，将量气管水位调至0刻度处。移取5ml KI溶液和5ml蒸馏水
于锥形瓶中，另外移取10ml H2O2溶液与小塑料瓶中，用镊子将小塑料瓶轻轻立于锥形瓶中，塞紧塞子，移入水浴槽中。
5． 关闭活塞8，打开弹簧夹11，将量器管中的水放出5ml。
6． 开动电磁搅拌器，将锥形瓶中的塑料瓶摇倒，同时开动秒表记时。观察压力计，待压力
计两边液面相平时，记下生成5ml氧气的时间。然后将量气管中的水再放出5ml，待压力计液面相平时，再记下时间。依次类推，直至放出50ml水为止。
7． 取下锥形瓶，打开活塞8，再将量气管水位调至0刻度处，移取10ml KI溶液与另一干
净锥形瓶中，移取10ml H2O2溶液与小塑料瓶中，重复上述操作。
8． 将水浴温度分别升高3℃和6℃，并维持恒定。试剂用量同第一次实验，重复上述操作。 9． 用702P计算器进行数据处理。 五、 关键操作及注意事项
1． 水浴槽温度应保持恒定，反应瓶移入水浴槽中需恒温10分钟后才能开始实验。 2． 搅拌速度要平稳适中，每次实验的搅拌速度尽量一致。 六、 数据处理 1． V∞的计算
由H2O2分解反应方程式可知
2
Vc0V(H2O2)RT1HOHO+O2 22222pp0每分解出1molO2 需要2molH2O2，令H2O2的初始浓度为c0,实验用溶液的体积为V（H2O2），则V∞可以用下式求出：V式中：p——大气压
p0——室温下的水饱和蒸气压。
2． 根据实验数据（V，t）以ln（V∞-V/[V]）对t作图，有直线斜率求出反应速率系数k1，
k2，k3，k4。并求出相应的半衰期。 3． 以lnk—1/T作图，求其活化能。
七、 思考与讨论
1． 根据实验讨论反应速率系数与哪些因素有关？ 2． 测定H2O2分解的反应速率系数由何意义？
c0V(H2O2)RT 2pp03
