实验目的
测定过氧化氢催化分解的反应速率常数及活化能。
实验原理
过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，加入催化剂则能加快其分解。过氧化氢分解化学计量式如下：
22221
2
H O H O O →+
(1) H 2O 2在KI 作用下催化分解按下列步骤进行： 222KI H O KIO H O +→+ (慢) (2) 21
turbosun2
KIO KI O →+
(快) (3)
由于反应(2)的速度较(3)慢得多，故整个分解反应的速度决定于反应(2)，因而可以假定反应速度的方程式为：
22
22H O KI H O dC kC C dt
-
=
KI 在反应中是催化剂，故其浓度不变，上式可简化为
22
22'H O H O dC k C dt
-
= (')KI k kC =
将上式积分得 0
ln郭晶晶透视照
't
C k t C =- (4)
式中C 0为H 202的初始浓度,C t 为t 时刻H 202的浓度。在H 202催化分解过程中，时间t H 202的浓度可通过测量在相应时间内释放出的氧气体积得出。因分解过程中，放出的氧气体积与分解了的H 202的摩尔数成正比，其比例常数为定值．令V ∞表示H 202全部分解放出的氧气体积，V t 表示H 202在t 时刻分解放出的氧气体积，则： 0,V C ∞∝ t t V V C ∞-∝t t V V C ∞-∝ 代入(4)式，得 0ln
ln 't t C V V
k t C V ∞∞
-==- 即： ln()'ln t V V k t V ∞∞-=-+ (5)
以ln (V ∞一V t )对t 作图为一直线，即可验证是一级反应，由直线的斜率(它应等于-k')
一句话教师节祝福语就可求出反应速率常数k ’。
V ∞可用两种方法测量。一种是由H 202的初浓度及体积计算出。但由于H 202会不断分解，真实浓度常常和溶液瓶标签上的值不符合，故应在实验前用高猛酸钾标定。另一种方法是：反应测量结束(实际上未完全)后把反应瓶放在60℃左右热水浴上加热使反应完全，测量放
出的全部氧气体积V ∞ 。
测定不同温度下速度常数k ’，根据阿累尼乌斯公式：
雪的经典唯美诗句11122212
'11
ln
ln ln []'KI KI k k C k Ea k k C k R T T ===-- 因为在实验中两个温度的催化剂浓度相同，上式中 k ’l ／k ’2= k l ／k 2。根据上式就可
求得反应的活化能 Ea 。
实验装置见图D10-1.
图D10-1 过氧化氢催化分解
仪器与药品
恒温槽一套，反应瓶，茄形瓶各两个。反应气体体积测量装置（见图D11-1）一套，温度计一支，600 m1大烧杯一个。
2％H 202水溶液，0.1 mol/dm 3
KI 水溶液。凡士林少许。 实验步骤
1.按图所示，把反应瓶浸入恒温槽中，恒温槽控制温度在30℃±0．1℃
2.在茄形瓶中加入10m1 2％H 202水溶液，在反应瓶中加入20m1水，10m1 0.1mol/dm 3 KI 水溶液，如图装好仪器，为防止漏气，可在磨口部分先涂上少许凡土林。
3.试漏：把三通旋塞转向系统(即反应瓶)，打开橡皮管夹子，举高(或举低)水准瓶，使a,b 两管有一定的液位差。若刻度管中液面上升（或降低）到某高度后不再上升(a ，b 两管中液面有一定差值)表示不漏气，反之，若漏气则刻度管中液面会不断上升（或下降），直至a ，b 两管液面相平。若漏气应到原因(一般在玻璃磨口处或橡皮管接口处)，消除漏气后方能进行下一步实验。
4.把三通旋塞转向通大气，缓缓举高水准瓶打开夹子使二管液面在零刻度处 (即刻度管
和三通旋塞连接处稍下一点的地方)。注意：调节前应先将反应瓶在恒温槽中恒温数分钟。 5.把三通旋塞转向与系统接通，把水准瓶固定在低于刻度管的位置，打开橡皮管夹子，使a 管中液面位于比刻度管b 管低5—7 ml 处，夹好夹子，把茄形瓶小心转向朝上以便让H 202流入反应瓶，同时按下停表开始记录时间，在整个反应时间内停表连续运转记时。用手指握
住反应瓶瓶颈(不可握住瓶身以免影响瓶内温度)保持在恒温槽内均匀摇动(反应瓶不能离开
恒温槽液面)。当a，b两管液面相平时，读取时间和刻度管中液面刻度t
1和v
1
；再打开夹
子，使a管中液面再下降5∽7ml左右，同法测定液面相平时时间和刻度t
关凌2，v
2
；同法直至
做到b管中液面接近50ml处(如45m1)最后一实验点t
n ，v
n
。读数完毕将旋塞立即转向通大
气。
6.调节b管中液面在零刻度处(同第4步)，再将旋塞转向通系统。把水准瓶放在低处(同第5步)，打开夹子使a管中液面下降约25m1左右 (即a管液面位于 b管中25ml左右刻度处)。把反应瓶从恒温槽中取出，放到60℃左右的热水浴中(预先用大烧杯准备好)注意水温不可高于70℃，否则水的饱和蒸气压太大引入误差大，而且蒸气在玻璃管中凝结使气体流出不通畅。用手按住反应瓶和塞子浸入热水中（防止反应太剧烈使瓶内压力增高而将盖子冲开而实验失败），若a管和b管液面相平了，则打开夹子把a管中液面再放低点。（但不可太低以防产生的气体压力太高冲过水封跑出）。加热十五分钟后将反应
瓶放回恒温槽中，位置固定好。恒温后把水准瓶举起，注意打开橡皮管夹子，仅调节水准瓶高低，使a管和b管液面相
平，记下此时体积V’，此读数加上第5步中最后一个读数V
n 就是V
∞
，洗净反应瓶和茄形瓶，
注意磨口处凡士林一定要用滤纸擦干净，才能放入烘箱中烘干。
7.把停表复零，恒温槽调节到35℃±0.1℃，同法测定35℃时反应速率常数 k’。实验数据处理
30℃速率常数k'＝ 1／min；35℃速率常数k'＝ 1／min。
防爆轮胎和普通轮胎的区别
(1)以ln (V
∞—V
t
)为纵坐标，t为横坐标作图分别求得30℃和35℃时反应速率常数(单
位：1／[时间])；若时间单位用分则速度常数单位为分—1)。
(2)用式(6)求反应活化能。
思考题
1．反应过程中为什么要均匀摇动?摇动快慢对结果有无影响?
2．反应过程中，有时发现溶液变成淡黄，说明什么问题?
3．实验开始读数之前事实上已分解放走一部分氧气，所以最后得到的V。实际上比真正的要小，这是否会影响实验结果?
参考资料:
[1]罗澄源等，物理化学实验,P132，人民教育出版社.(1979)
[2]复旦大学等，物理化学实验(上册),P117，高等教育出版社.
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