1.实验目的

测定H2O2分解反应的速率系数和级数，并了解一级反应的特点。

2.实验原理

H2O2在没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，若用KI溶液为催化剂，则能加速其分解。

该反应的机理是：

第一步　H2O2+KI→KIO+H2O（慢）

第二步　

由于第一步的反应速率比第二步慢得多，所以整个分解反应的速率取决于第一步。如果反应速率用单位时间内H2O2浓度的减少表示，则它与KI～H2O2的浓度成正比：

式中，c表示各物质的物质的量浓度（mol·L-1）；t为反应时间（s）；为反应速率系数，它的大小仅决定于温度。

在反应过程中作为催化剂的KI的浓度保持不变，令，则

式中，kl为表观反应速率系数。此式表明，反应速率与H2O2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。积分上式得

在一定温度与催化剂浓度下，k1为定值，所以对一级反应而言的值仅与t有关，而与反应物初始浓度无关。

在H2O2催化分解过程中，t时刻H2O2的浓度ct可通过测量在相应的时间内反应放出的O2的体积求得。因为分解反应中，放出O2的体积与已分解了的H2O2浓度成正比，其比例常数为定值。令V∞表示H2O2全部分解所放出的O2体积，Vt表示H2O2在t时刻放出的O2的体积，则

c0∝V∞，c1∝ （V∞-Vt）

将上面的关系式代入式（3-45），得到

若H2O2催化分解是一级反应，则以ln（V∞-V）对t作图应得一直线。这种利用动力学方程的积分式来确定反应级数的方法称为积分法，从直线的斜率可求出表观反应速率系数k1。

如求反应的表观活化能Ea，则通过测定不同温度下反应速率系数，根据阿伦尼乌斯（Arrhennius）经验方程：

以ln k对作图得一直线，从其斜率即可求得表观活化能Ea。

3.仪器与试剂

超级恒温槽；移液管（5mL）；实验装置见图3-35。(www.daowen.com)

H2O2溶液（3%）；KI溶液（0.2mol·L-1）。

4.实验步骤

（1）调节超级恒温槽的水温为25.0℃±0.1℃或30.0℃±0.1℃。

（2）按图3-35装好仪器。用双连球7通过三通活塞6向量气管鼓气，并压出皂膜润湿量气管内壁，以防止实验过程中皂膜破裂。

（3）在反应管中加入3%H2O2溶液5mL，将循环恒温水通入反应管外水浴夹套。同时在一小试管中移入2mol·L-1KI溶液5mL，放入恒温槽中恒温。

图3-35　H2O2分解测定装置

1-反应管；2-搅拌子；3-水浴夹套；4-温度计；5-磁力搅拌器；6-三通活塞；
7-双连球；8-橡皮滴头（内盛肥皂水）；9-量气管

（4）在反应管内加入搅拌子，打开磁力搅拌器，调节搅拌速度，使搅拌子在反应管中转速恒定，并在量气管下部压出皂膜备用。

（5）把小试管中的KI溶液倒入反应管中，约1min后塞上反应管上的橡皮塞，同时旋转活塞6使放出的氧气进入量气管。任选一时刻作为反应起始时间，同时记下量气管中皂膜位置读数Z0，以后每隔1min记录一次读数Zt，共10次。

（6）约等待20min，使分解反应趋于完成，此时反应管中没有气体放出，量气管中皂膜位置不再变化，记下量气管中皂膜位置的读数即为Z∞。

5.数据记录与处理

（1）记录相应条件（反应温室、催化剂受其浓度）并列表记录更多时间t和量气管读数Zt的对应值。

（2）计算Vt和V∞：Vt=Z0-Zt，V∞=Z0-Z∞。

（3）以ln（V∞-Vt）：对t作图，从所得直线笔斜率求表观相应速率系数k1。

6.思考题

（1）反应中KI起催化作用，它的浓度与实验测得的表观反应速率系数k1的关系如何？

（2）若实验在开始测定V0时，已经先放掉了一部分氧气，这样做对实验结果有没有影响？为什么？

（3）如果V∞通过反应物H2O2的初始浓度计算得到，则本实验的实验步骤应做哪些相应的改变？