Визначення швидкості розкладу пероксиду водню газометричним методом

Для роботи необхідно: Установка (рис.1.), перексид водню, термостат.

 

Пероксид водню в водних розчинах повільно розкладається по рівнянню:

.

У присутності катіонів і аніонів деяких органічних речовин, а також ряду твердих речовин розклад перекису водню значно прискорюється. Тому ця реакція у водних розчинах може бути гомогенною або гетерогенною каталітичною реакцією в залежності від взятого каталізатору.

За ходом реакції спостерігають по зміні об’єму кисню, що виділяється через різні проміжки часу від початку реакції.

 

ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

 

Реакційну посудину 1 наповнити розчином каталізатору таким чином, щоб висота повітряного простору між рівнем рідини і корком не перебільшувала 2 см і помістити його в термостат 4 при певній заданій температурі. Зрівнювальну склянку 3 і бюретку 2 наповнити водою. Рівень води в бюретці встановити на рівні верхнього крану.

Після 30 хвилин термостатування в реакційну посудину налити певну кількість пероксиду водню. Розчин ретельно розмішати скляною паличкою і реакційну посудину закрити корком.

Верхній кран на протязі 1-2 хв. тримати відкритим (для витіснення повітря, що виділяється киснем з реакційної посудини), потім його закрити, з’єднавши таким чином реакційну посудину з газовою бюреткою. Встановити одинакові рівні рідини в бюретці і зрівняльній склянці, провести перший вимір і записати рівень на бюретці і час. Кожна послідуюча зміна супроводжується таким записом, причому рівень рідини в бюретці і зрівняльній склянці підтримують одинаковим. Рівень рідини в бюретці записується через 2-5 хв. (чим вище температура, тим менший час між вимірами). Після того, як реакція практично припиниться, реакційну посудину помістити в киплячу водяну баню і витримати в ній до повного розкладу пероксиду водню (біля 30 хв.). Реакція вважається закінченою, якщо рівень газу в бюретці перестає змінюватись. При кип’ятінні на водяній бані зрівняльну склянку тримають у найбільш високому положенні.

Після повного розкладу пероксиду водню реакційну посудину охолодити до температури термостату, витримати в ньому на протязі 25-30 хв. і при одинакових рівнях рідин у бюретці і в зрівняльній склянці заміряти рівень рідини в бюретці.

При обробці експериментальних даних за початок реакції приймати третій або четвертий вимір (тобто вимірювання в умовах режиму, що встановився). Визначають інтервал часу від початку реакції до кожного послідуючого вимірювання t і об’єми кисню, що виділився при проходженні цих інтервалів а_t.

По одержаних даних побудувати графіки залежності:

1.Рівності об’ємів кисню від часу (час у хвилинах).

.

2.Тобто , по якому знаходять порядок реакції.

3.Логарифму швидкості реакції через різні проміжки часу від логарифму різниці об’ємів кисню, що виділився .

Далі проводять обрахунок величини константи швидкості реакції за рівнянням

,

де а_¥ - об’єм кисню, що виділився після розкладу пероксиду водню (визначається як різниця рівней у бюретці в момент, прийнятий за початок реакції, і після кипіня Н₂О₂ до повного розкладу). Результати представити у вигляді 4-х графіків і таблиці.

Температура досліду___________

Каталізатор___________________

Кількість перекису водню_______

 

№ вимі-рювань	Час вимі-рюваня, с	Час від початку реакції, с	Рівень рідини в бюретці, мл	Об’єм газу, що виділи-вся, м^3	Швид-кість реакції				К

6. ФОТОХІМІЧНИЙ РОЗКЛАД Н₂О₂

Для роботи необхідно: установка (рис.1), перексид водню.

 

Фотохімічний розклад Н₂О₂ являється типовим ланцюговим процесом, механізм якого можна представити таким чином:

- реакція зародження ланцюга;

- цикл регенерації;

- реакція розгалуження;

- реакція обриву ланцюга.

Виділення кисню відбувається в результаті реакції

Ця реакція відноситься до ланцюгових реакцій з „виродженими розгалуженнями”. В даному процесі розгалуження здійснюється фотохімічно за рахунок підводу енергії ззовні. Відносно стійким проміжним продуктом являється вільний радикал ОН^-. Кінетика цієї реакції виражається рівнянням: , де

φ - константа наростання, що характеризує швидкість розгалуження;

τ – час.

Логарифмування його дає . Це рівняння прямої в системі координат .

Перед початком роботи необхідно по термодинамічним функціям розрахувати теплові ефекти елементарних стадій реакції та оцінити принципову можливість їх здійснення. Робота проводиться на установці, схема якої приведена на рис.1.