过氧化氢分解热的测定.ppt课件.ppt
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1、实验一 过氧化氢分解热的测定温度计与秒表的使用实验目的测定过氧化氢稀溶液的分解热,了解测定反应热效应的一般原理与方法。学习温度计,秒表的使用于简单的作图方法。实验原理本实验以二氧化锰为催化剂, Cp为量热计的热容。 CcH2OmH2O+Cp。cH2O4.184Jg-1K-1水的密度约等于1.00kg*L-1,因此mH2OVH2O,()()()实验原理量热计的热容测定: 往盛有质量为m的水(温度为T1)的量热计中,迅速加入相同质量的热水(温度为T2),测得混合后的水温为T3热水失热冷水得热cH2OmH2O(T2-T3)=cH2OmH2O(T3-T1)+Cp(T3-T1)Cp=cH2OmH2O(T
2、2+T1-2T3)/T3-T1 实验原理严格地说,简易量热计并非绝热体系,当冷水温度正在上升时,体系和环境已经发生了热交换,这就不能观测到最大温度变化。这一误差可以用外推作图法消除。222222221000)184. 4(1000/OHOHOHOHVcTVCpVCQH试验步骤测定量热计的热容Cp 用量筒取50mL蒸馏水,倒入干净的保温杯中,盖好塞子,用双手握住保温杯进摇动(注意尽可能不让液体溅到塞子上),几分钟后用精密温度计观测温度,若连续3分钟温度不变,记下温度T1。 在量取50mL蒸馏水,倒入100mL烧杯中,把此烧杯置于温度高于室温20摄氏度的热水浴中,放置1015分钟后,用精密温度计准
3、确读出热水温度T2(在其他准备工作之前就把蒸馏水至于热水浴中,热水温度不能高于50摄氏度), 试验步骤 迅速将此热水倒入保温杯中,盖好塞子,以上述同样方法摇动保温杯。再倒热水的同时,按动秒表,每秒记录一次温度。记录三次后,隔秒记录一次,直到体系温度不再变化或等速下降为止。记录混合后的最高温度T3,倒进保温杯中的水,把保温杯洗净并用吸水纸擦干待用。 试验步骤测定过氧化氢稀溶液的分解热 取100mL0.03%H2O2倒入烧杯中,塞好塞子,缓缓摇动保温杯,用精密温度计观察温度3分钟记下温度T/1。 迅速加入0.5g研细过的二氧化锰粉末,塞好塞子,立即摇动保温杯,同时按动秒表,每隔10秒记录一次温度。
4、当温度生到最高点事,记下此时的温度T/2试验步骤 以后每隔20秒记录一次温度。相当一段时间(例如3分钟)内若温度保持不变,T/2即可视为反应达到的最高温度,否则就用外推法求出反应的最高温度。 数据记录和处理分解热的计算: Q=Cp(T/2-T/1)+cH2OmH2O(T/2-T/1) cH2O(aq) cH2O=4.184Jg-1K-1 mH2O(aq)VH2O2 (aq) Q=CpT=4.184VH2O2(aq)T222222221000)184. 4(1000/OHOHOHOHVcTVCpVCQH数据记录和处理rHm = -98.05kJ mol-1实验测定值与理论值相对百分误差应该在+1
5、0%以内。 %100真实值真实值测量值误差思考题杯盖上的小孔为什么要比温度计直径稍大?这将对实验结果产生何影响?为什么要使二氧化锰粉末悬浮在过氧化氢溶液中?在测定量热计装置的热容时,使用一支温度计先后测定冷水与热水的温度好,还是使用两支温度计分别测定冷水热水的温度好?各有什么利弊?实验中使用二氧化锰的目的是什么?在计算反应放出的总热量时,是否要考虑加入的二氧化锰的热效应? 实验二 化学反应速率与活化能 数据的表达与处理实验目的了解浓度,温度与催化剂对反应速率的影响。测定二硫酸铵与碘化钾的反应速率,并计算反应级数,反应速率常数与反应的活化能。 实验原理在水溶液中过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应:
6、(NH4)2S2O8+3KI(NH4)2SO4+K2SO4+KI3其反应的微分速率方程为:v=kcmS2O82-cnI-。 v为瞬时速率,cS2O82-,cI-为起始浓度,v为初速率(v0)。k是反应速率常数,m与n之和是反应级数。 实验原理实验测定的是一段时间间隔(t)内反应的平均速率v 。v=-cS2O82-/t,近似用平均速率代替初速率v0=kcmS2O82-cnI-=-cS2O82-/t为检出在t内S2O82-浓度改变值,须混入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液与淀粉溶液,在反应(1)进行同时发生: 2S2O32-+I3- S4O62-+3I- (2) 实验原理S2O82-+3I-
7、2SO42-+I3- (1) 2S2O32-+I3- S4O62-+3I- (2) 这个反应比(1)进行得快得多,几乎瞬间完成。一当Na2S2O3耗尽,反应(1)继续生成的I3-就与淀粉反应而呈现出特有的蓝色。从反应(1)和(2)可以看出,在t内S2O82-的减小量为cS2O82-=cS2O32-/2 实验原理通过改变S2O82-与I-的初始浓度,测定消耗等物质的量浓度的S2O82-所需要的不同t,计算不同初始浓度的初速率,进而确定该反应的微分速率方程与反应级数。 实验步骤浓度对化学反应的影响;计算k,m,n 在室温条件下,按表8-1配方横排取五组液体。先取完五组一种液体,再取第二种。例如,用
8、量筒分别量取20.0mL 0.20molL-1 KI溶液,8.0mL 0.010molL-1 Na2S2O3溶液与2.0mL 0.4%淀粉溶液,全部倒入烧杯中,混合均匀为第一组。然后用另一量筒取20.0mL 0.20molL-1(NH4)2S2O8溶液,迅速倒入上述混合液中,同时按动秒表,并不停搅动,仔细观察。当溶液刚出现蓝色时,立即停止计时,记录反应时间和室温。 实验步骤温度对化学反应速率的影响 取上面五组实验中最慢的一组,按表中药品用量,放入不同温度水浴大烧杯中,当温度达到平衡时,将过二硫酸铵溶液迅速加入,重复上面实验,当溶液出现蓝色时,记录反应时间。 实验步骤催化剂对化学反应速率的影响取
9、上面五组实验中最慢的一组,按表中药品用量,在加2滴0.02molL-1Cu(NO3)2溶液后,重复上面实验,当溶液出现蓝色时,记录反应时间。将此实验数据与表的数据进行定性比较,看看催化剂对反应速度的影响。 数据处理反应级数与反应速率常数的计算对反应速率方程v=kcmS2O82-cnI-两边取对数:lgv=mlgcS2O82-+nlgcI-+lgk以实验,中的lgv对lgcS2O82-作图,得一斜率为m的直线。以实验,中的lgv对lgcI-作图,可求得一斜率为n的直线,总反应级数为m+n。将求得的m与n带入v=kcmS2O82-cnI-便可求的反应速率常数。 数据处理反应活化能的计算lgk=A-
10、Ea/2.30RT。Ea为反应活化能,R为摩尔气体常数,T为热力学温度。测出不同温度的k值,一lgk对1/T作图,可得一斜率为-Ea/2.30RT的直线,由斜率求出活化能Ea。 数据处理误差计算本实验活化能的测定值的误差不超过10%。文献值:51.8kJmol-1 。思考题若不用S2O82-,而用I-或I3-的浓度变化来表示反应速率,反应速率常数k是否一样?化学反应的反应级数是怎样确定的?用本实验的结果加以说明。用Arrhenius公式计算反应活化能。并与作图法得到的值相比较。本实验研究了浓度,温度,催化剂对反应的影响,对有气体参加的反应,压力有怎样的影响?如果对2NO+O2=2NO2的反应,
11、将压力增加到原来的二倍,那么反应速率将增加几倍? 实验三醋酸电离度和电离常数的测定 pH计的使用试验目的测定醋酸的电离度和电离常数。学习吸量管、移液管的使用。学习使用pH计。实验原理醋酸为弱电解质,在水溶液中存在如下平衡:HAc = H+ + Ac-Ka实验步骤 配制不同浓度的醋酸溶液 用移液管与吸量管分别取 25.00mL,5.00mL,2.50mL已知准确浓度的 醋酸溶液,把它们分别加入三个50mL容量瓶中,再用蒸馏水稀释至刻度,摇匀,并计算出三个容量瓶中醋酸的准确浓度。二 测定醋酸溶液的pH,计算醋酸的电离度与电离平衡常数把以上的醋酸溶液装入四支洁净干燥烧杯中,按由稀到浓的顺序用pH计测
12、定它们的pH值,并记录数据与室温。计算电离度与电离平衡常数。pH=lg CH+本实验测定的K在1.010-5到2.010-5的范围内合格(25摄氏度的文献值为1.7610-5)。误差计算思考题烧杯是否必须烘干?还可以作怎样处理?测定pH时,为什么要按从稀到浓的次序?做好本试验的操作关键是什么?改变所测醋酸溶液的温度或浓度,则电离度与电离平衡常数有无变化?若有变化,会有怎样的变化?实验四 氧化还原反应与氧化还原平衡实验目的掌握原电池的原理。掌握电极的本性,电对的氧化型或还原型物质的浓度,介质的酸度等因素对电极电势,氧化还原反应的方向,产物,速率的影响。通过实验了解化学电池的电动势。 实验原理电动
13、势与电极电势:E=正- 负浓度对电极电势的影响:=+(0.0592/n)lg(c氧n/c还m)自发进行的方向: G=-nFE平衡常数的计算: lgK=-G/2.303RT实验步骤氧化还原反应和电极电势1在试管中加入0.5mL 0.1molL-1 KI溶液与2滴0.1molL-1FeCl3溶液,摇匀后加入0.5mLCCl4,充分震荡观察CCl4颜色有无变化。2用0.1molL-1KBr溶液代替KI溶液进行同样试验,观察现象。 3往两支试管中分别加入3滴碘水,溴水,然后加入月0.5mL 0.1molL-1FeSO4溶液,摇匀后,注入0.5mL CCl4,充分震荡,观察CCl4有无变化。 I2 /I
14、- =0.5345V Fe3+/Fe2+ =0.769V Br2/Br- =1.157V 实验步骤根据以上实验结果,定性地比较Br2/Br-,I2/I-与Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势。 实验步骤酸度对氧化还原反应的影响1 在3支均盛有0.5mL 0.1molL 1 Na2SO3溶液的试管中,分别加入0.5mL 1molL-1 H2SO4溶液及0.5mL蒸馏水与0.5mL 6molL-1 NaOH溶液,混合均匀后在各滴入2滴0.01molL-1 KMnO4溶液,观察颜色并写出反应式。2 在试管中加入0.5mL 0.1molL-1 KI溶液与2滴0.1molL-1 KIO3溶液,再加几滴淀
15、粉溶液,混合后观察颜色变化。然后加入2至3滴1molL-1 H2SO4溶液酸化,观察变化,最后加入2至3滴6molL-1NaOH使混合液显碱性,观察变化,并写出反应式。 实验步骤浓度对氧化还原反应的影响 1 往盛有H2O,CCl4与0.1molL-1 Fe2(SO4)3各0.5mL的试管中加入0.5mL 0.1molL-1 KI溶液,震荡后观察CCl4的颜色。 2 往盛有CCl4,1molL-1 FeSO4与0.1molL-1 Fe2(SO4)3各0.5mL 0.1molL-1 KI溶液,振荡后观察观察CCl4的颜色。比较与上一实验CCl4的颜色不同。 3 在实验1的试管中加入少许NH4F固体
16、,振荡,观察CCl4的颜色。 实验步骤 环境酸度对氧化还原反应的影响 在两支各盛0.5mL 0.1molL-1KBr溶液的试管中分别加入0.5mL 1molL-1 H2SO4与6molL-1 HAc溶液,然后加入2滴0.01molL-1 KMnO4溶液,观察试管中紫红色退去的速度,并写出反应方程式。 实验步骤 氧化数居中的物质的氧化还原性 1 在试管中加入0.5mL 0.1molL-1 KI与2至3滴1molL-1 H2SO4,在加入1至2滴3% H2O2,观察溶液的颜色。 2 在试管中加入2滴0.01molL-1 KMnO4溶液,在加入3滴1molL-1 H2SO4溶液,摇匀后加入2滴3%
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