过氧化氢催化分解实验方法的改进

刘荣梅，丁玉洁，吴之传

（安徽工程大学 生物与化学工程学院，安徽 芜湖241000）

过氧化氢催化分解实验方法的改进

刘荣梅，丁玉洁，吴之传

（安徽工程大学 生物与化学工程学院，安徽 芜湖241000）

对过氧化氢催化分解反应氧气体积的测量方法进行了分析，提出了改进意见。实践证明，所提出的改进方法操作简单可行。

过氧化氢；气体体积；实验改进

1 问题的提出

过氧化氢在催化剂作用下分解的反应方程式为：

该反应为一级反应，其速率方程式为，

在过氧化氢催化分解过程中，t时刻过氧化氢的浓度可通过测定在相应时间内分解放出的氧气体积得出。得到其速率方程为：

使用Guggenheim处理法得：Vt指的是t时刻产生氧气的体积，所以氧气体积的准确方便的测量就是本实验的关键。现行的《物理化学实验》教材［1－3］中，如文献［1］（装置如图1）量气装置采用的是U型压力计，操作的方法是“打开旋塞，调节水位瓶使右量气管液面恰在零刻度，关旋塞，水位瓶置桌上。摇动反应瓶使托盘上的催化剂全部洗下，立即按一下电子秒表具累加计时功能的按钮，开始计时，开旋塞，使左量气管液面下降8～10ml，立即关旋塞。当左右量气管液面相平，立即读取右量气管读数，同时按一下电子秒表按钮使计数停止，记下时间后再按一下按钮继续累加计时。开一下旋塞，使左量气管液面再下降8～10ml，再关旋塞，重复操作，直至量气管液面降至约50ml为止。”关于过氧化氢催化分解反应氧气体积的测量，每次记录产生氧气的体积都要关旋塞，用水位瓶调节量气管两侧液面相平，记下气体的体积，并计时。重复操作，直至量气管液面降至约50ml为止。这样操作繁琐费时。

图1 过氧化氢催化分解装置图［1］

2 实验方法的改进

为此，笔者对氧气体积的测量方法进行了改进，在实验中，首先调节水位瓶使量气管两边液面恰在零刻度，摇动反应瓶使托盘上的催化剂全部洗下，立即按下秒表记时，然后每隔一段时间读下量气管左管的刻度，直至反应基本结束。此时左量气管的读数应为压力（P大气压＋ρgh）下的体积，应加以校正。由于ρgh相对于P大气压来说较小，可以近似用左管读数代替所产生的氧气体积。另外每隔一段时间记录气体的体积，当间隔时间Δ定值时，以ln（Vt＋Δ－Vt）对t作图可得一条直线，由直线斜率可求出反应速率常数k′。无需测量V∞。

3 应用实例

利用上述改进后的实验方法，测得如下数据：

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

图2 过氧化氢催化分解速率常数

以ln（Vt＋Δ－Vt）对t作图可得一条直线，由直线斜率可求出25℃反应速率常数k′＝0.103min－1。

［1］罗澄源.物理化学实验［M］.北京：高等教育出版社，1983.

［2］清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验［M］.北京：清华大学出版社，1991.

［3］徐菁利.物理化学实验［M］.上海：上海交通大学出版社，2009.

G642.423

：A

：1673－1794（2010）05－0094－02

刘荣梅（1979－），女 ，讲师，硕士研究生，主要从事功能纳米材料的控制合成及性能研究。

安徽工程大学教学研究项目（2009yjy29）

2010－07－11