ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА - Студенческий научный форум

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА

Кан О.О.1Кислова А.Е.1
1Кемеровский Государственный университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Изучение кинетики химических процессов имеет большое теоретическое и практическое значение, так как позволяет выяснить механизм реакций, открывая пути для управления процессом: появляется возможность ускорять желательные и замедлять нежелательные химические реакции.

Цель работы: Изучить кинетику каталитического разложения перекиси водорода при различных температурах в присутствии комплексной соли палладия. Определить константы скорости при разных температурах, порядок реакции и энергию активации.

При изучении реакции разложения пероксида водорода 2Н2О2→2Н2О+О2 было установлено, что процесс протекает с заметной скоростью в присутствии комплексных солей палладия(II): PdCl42-, Pd(NH3)2Cl2, Pd(NO2)42-, Pd(NO2)2Cl22-.

Количество пероксида водорода, разложившегося к данному моменту времени, определяли газометрически по объему выделившегося кислорода.

Существуют различные методы определения порядка реакции

1.Метод подстановки (аналитический метод). Экспериментально находят концентрации одного из веществ С через разные промежутки времени от начала реакции. Значение С, и начальной концентрации С0 подставляют в кинетическое уравнение k=ln(C0/C)/t и рассчитывают константу скорости. Если величина k, вычисленная для разных моментов времени, остается практически постоянной, это говорит о том, что реакция первого порядка. Если значения k не сохраняют постоянного значения, величины С, и С0 подставляют в уравнение k=(1/C‑1/C0)/t. Постоянство значений k свидетельствует о втором порядке реакции.

2.Графический метод. Из уравнения k=1/t LnC0/C следует, что график зависимости LnC от времени должен иметь вид прямой линии. Тангенс угла наклона прямой по отношению к оси абсцисс равен –k, а отрезок отсекаемый прямой на оси ординат равен LnC0. Полученные экспериментальные значения С, наносят на график в координатах «LnC-t». Если прямая линия – это означает, что реакция имеет первый порядок. Если не получается строят график 1/С= f(t).

3.Методом начальных концентраций.

4.По периоду полупревращения. Проводят реакцию при различных начальных концентрациях С0 и определяют период полупревращения. Если реакция имеет первый порядок, период полупревращения при разных С0 будет одним и тем же. Если период полупревращения обратно пропорционален начальной концентрацией, реакция имеет второй порядок.

На рисунках 1-6 приведены экспериментальные кинетические кривые.

Рис.1- Кинетическая кривая (t=25°C)

Рис.2- Кривая скорости по первому порядку (t=25°C)

Рис.3 - Кривая скорости по второму порядку (t=25°C)

Рис. 4- Кинетическая кривая (t=12.5°C)

Рис. 5 Кривая скорости по первому порядку (t=12.5°C)

Рис. 6- Кривая скорости по второму порядку (t=12.5°C)

Если из экспериментальных данных известны константы скорости при нескольких температурах, можно вычислить значение энергии активации. Для этого необходимо построить график зависимости lnk от 1/T. Если экспериментальные данные подчиняются уравнению Аррениуса, зависимость окажется линейной, причем тангенс угла наклона прямой к оси ox равен отношению величины энергии активации к универсальной газовой постоянной.

Значение энергии активации можно рассчитать, воспользовавшись логарифмической формой уравнения Аррениуса.

В таблице 1 приведены результаты определения констант скорости.

Таблица 1 - Результаты определения константы скорости

t,°С

T, К

k, мин-1

1/T

lnk

12,5

285,5

0,057

0,003503

-2,8647

25

298

0,168

0,003356

-1,7838

Исследование кинетики реакции разложения пероксида водорода в присутствии PdCl42- при температурах 12,5°С и 25ºС показало, что:

  1. при содержании [PdCl4]2- в реакционной среде от 1·10-2 до 1·10-3 моль/дм3 пероксид водорода разлагается в соответствии с кинетическим уравнением первого порядка по H2O2: ;

  2. константа скорости реакции зависит от температуры;

  3. энергия активации в исследуемом интервале температур равна 61 кДж/моль.

Просмотров работы: 138