Många forskare från 1800-talet som fick ren väteperoxid noterade farorna med denna förening. Så när de försökte skilja N

I en artikel som ägnas åt produktionen av väteperoxid, jämförde Tenard inte detta ämne med sirap, kanske han menade att ren H

Oftare stöter du på en mindre koncentrerad 30% lösning av H

Enzymer som påverkar reaktionerna av väteperoxid spelar en viktig roll i cellens liv. Energi tillförs kroppen genom oxidationsreaktioner som involverar syre som kommer från lungorna. I dessa reaktioner bildas H intermediärt

H sönderdelningsreaktion

HO 2 . + Fe 3+

H nedbrytningsreaktioner

O.S.ZAYTSEV

KEMIBOK

FÖR GYMNASIELÄRARE,
STUDENTER PÅ PEDAGOGISKA UNIVERSITET OCH SKOLBARN I 9–10 årskurser,
SOM HAR BESTÄMT ATT ägna sig åt kemi och naturvetenskap

LÄRBOK UPPGIFT LABORATORIET PRAKTISKA VETENSKAPLIGA BERÄTTELSER FÖR LÄSNING

Fortsättning. Se nr 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22/2004

§ 8.1 Redoxreaktioner

(fortsättning)

UPPGIFTER OCH FRÅGOR

1. Använd elektronjonmetoden för att välja stökiometriska koefficienter, rita upp ekvationer för redoxreaktioner som fortsätter enligt följande scheman (formeln för vatten anges inte):

Observera att föreningarna innehåller organiska ämnen! Försök att hitta koefficienter med hjälp av oxidationstillstånd eller valenser.
2. Välj valfri två elektrodreaktionsekvationer:

Komponera en sammanfattande ekvation från de två skrivna ekvationerna för elektrodprocesser. Nämn oxidationsmedlet och reduktionsmedlet. Beräkna reaktionens EMF, dess G och jämviktskonstanten. Dra en slutsats om riktningen för denna reaktions jämviktsförskjutning.

Om du har glömt vad du ska göra, kom ihåg vad som sades ovan. Du skriver två valfria ekvationer från denna lista. Titta på värdena för deras elektrodpotentialer och skriv om en av ekvationerna i motsatt riktning. Vilken, varför och varför? Kom ihåg att antalet elektroner som ges och tas emot måste vara lika, multiplicera koefficienterna med ett visst tal (som?) och summera båda ekvationerna. Elektrodpotentialerna summeras också, men man multiplicerar dem inte med antalet elektroner som deltar i processen. Ett positivt EMF-värde indikerar möjligheten av en reaktion. För beräkning G och jämviktskonstanter, ersätt EMF-värdet du beräknade med formlerna som härleddes tidigare.

3. Är en vattenlösning av kaliumpermanganat stabil? Frågan kan formuleras annorlunda enligt följande: kommer permanganatjonen att reagera med vatten och bilda syre om

4. Oxidation med luftsyre i en vattenlösning beskrivs med ekvationen:

O2 + 4H + + 4 e= 2H2O, E= 0,82 V.

Bestäm om det är möjligt att oxidera de ämnen som är skrivna på den högra sidan av någon ekvation i uppgift 2 med luftsyre. Läraren kommer att berätta ekvationsnumret.

Du kanske tycker att den här uppgiften är svår att slutföra. Detta är huvudbristen i din karaktär - det verkar för dig att uppgiften är omöjlig, och du ger omedelbart upp att försöka lösa den, även om du har all nödvändig kunskap. I det här fallet bör du skriva ekvationen för reaktionen mellan syre- och vätejoner och ekvationen av intresse för dig. Se vilken reaktion som har en högre förmåga att donera elektroner (dess potential bör vara mer negativ eller mindre positiv), skriv om dess ekvation i motsatt riktning, vänd på tecknet på elektrodpotentialen och summera med den andra ekvationen. Ett positivt EMF-värde indikerar möjligheten av en reaktion.

5. Skriv ekvationen för reaktionen mellan permanganatjon och väteperoxid H 2 O 2. Reaktionen ger Mn2+ och O2. Vilka odds fick du?
Och jag kom på följande ekvation:

7H2O2 + 2 + 6H+ = 2Mn2+ + 6O2 + 10H2O.

Hitta felet om jag gjorde ett, eller förklara varför dina odds är olika. Denna uppgift är utformad för att testa din intelligens och kunskap om material från andra delar av kemin.

Reaktionen av permanganatjon med väteperoxid i en sur lösning (svavelsyra) kan representeras av flera ekvationer med olika koefficienter, till exempel:

5H2O2 + 2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O,

7H2O2 + 2 + 6H+ = 2Mn2+ + 6O2 + 10H2O,

9H2O2 + 2 + 6H+ = 2Mn2+ + 7O2 + 12H2O.

Ange orsaken till detta och skriv minst en ekvation till för reaktionen mellan permanganatjon och väteperoxid.

Om du kunde förklara orsaken till ett så konstigt fenomen, förklara anledningen till möjligheten att skriva följande ekvationer:

3H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 4O 2 + 6H 2 O,

H2O2 + 2 + 6H+ = 2Mn2+ + 3O2 + 4H2O.

Kan reaktioner ske enligt dessa två ekvationer?

Svar. Reaktionen av permanganatjoner med väteperoxid överlagras på den parallella reaktionen av väteperoxidsönderdelning:

2H2O2 = O2 + 2H2O.

Du kan summera den grundläggande reaktionsekvationen med ett oändligt stort antal av denna ekvation och få många ekvationer med olika stökiometriska koefficienter.

6. Denna uppgift kan fungera som ämne för en uppsats eller rapport.

Diskutera möjligheten av reduktionsreaktionen av Fe 3+ joner med väteperoxid i en vattenlösning:

2Fe3+ + H2O2 = 2Fe2+ + O2 + 2H+.

Beräkna reaktionens EMF, dess G och jämviktskonstanten med användning av standardelektrodpotentialer:

En studie av reaktionshastighetens beroende av koncentrationen av komponenterna visade att när den individuella koncentrationen av Fe 3+ eller H 2 O 2 fördubblas, fördubblas reaktionshastigheten. Vad är den kinetiska ekvationen för reaktionen? Bestäm hur reaktionshastigheten kommer att förändras när koncentrationen av Fe 3+ eller H 2 O 2 ökar tre gånger. Förutsäg hur reaktionshastigheten kommer att förändras när lösningen späds två eller tio gånger med vatten.
Följande reaktionsmekanism har föreslagits:

H2O2 = H + H+ (snabb),

Fe3+ + H = Fe2+ + HO2 (långsam),

Fe3+ + HO2 = Fe2+ + H+ + O2 (snabb).

Bevisa att denna mekanism inte motsäger det ovan övervägda beroendet av hastigheten på koncentrationerna av reaktanterna. Vilket stadium är begränsande? Vad är dess molekylaritet och vad är dess ordning? Vilken är den allmänna reaktionsordningen? Notera att det finns komplexa joner och molekyler som H och HO 2 och att varje reaktion producerar två eller till och med tre partiklar. (Varför finns det inga stadier med bildandet av en partikel?)

7. Översätt till ryska.

En viktig reaktionstyp är elektronöverföringsreaktionen, även känd som oxidations-reduktion, eller redox, reaktion. I en sådan reaktion verkar en eller flera elektroner överföras från en atom till en annan. Oxidation är ett ord som ursprungligen betydde kombination med syrgas, men så många andra reaktioner sågs likna reaktioner med syre att termen så småningom breddades till att hänvisa till varje reaktion där ett ämne eller art förlorar elektroner. Reduktion är en förstärkning elektroner. Termen verkar ha sitt ursprung i metallurgisk terminologi: reduktionen av en malm till sin metall. Reduktion är precis motsatsen till oxidation. En oxidation kan inte äga rum utan att den har en reduktion kopplad till den; det vill säga elektroner kan inte gå förlorade om inte något annat får dem.

LABORATORIEFORSKNING

De uppgifter som erbjuds dig, som det var tidigare, är korta forskningsartiklar. För experimenten valdes reaktioner som är viktiga inte bara inom kemin, utan även inom ekologin. Det är inte alls nödvändigt att slutföra alla experiment - välj de som intresserar dig. Det är lämpligt att arbeta i små grupper (2-3 personer). Detta minskar experimenttiden, undviker fel och, viktigast av allt, låter dig engagera dig i vetenskaplig kommunikation, vilket utvecklar vetenskapligt språk.

1. Redoxegenskaper hos väteperoxid.

Väteperoxid H 2 O 2 är det viktigaste oxidationsmedlet som används i vardagen, i tekniken och vid rening av vatten från organiska föroreningar. Väteperoxid är ett miljövänligt oxidationsmedel, eftersom dess nedbrytningsprodukter - syre och vatten - förorenar inte miljön. Rollen för väteperoxid och organiska peroxidföreningar i biologiska oxidations-reduktionsprocesser är känd.
3–6 % lösningar av väteperoxid för hushålls- och utbildningsändamål framställs vanligtvis av en 30 % lösning genom att späda med vatten. Väteperoxid sönderdelas under lagring och frigör syre (kan inte förvaras i tättslutna behållare!). Ju lägre koncentration av väteperoxid, desto mer stabil är den. För att bromsa nedbrytningen, tillsätt fosforsyra, salicylsyror och andra ämnen. Salter av järn, koppar, mangan och enzymet katalas har en särskilt stark effekt på väteperoxid.
En 3% lösning av väteperoxid används i medicin för att tvätta munnen och gurgla för stomatit och halsont.
En 30% lösning av väteperoxid kallas perhydrol. Perhydrol är inte explosivt. När perhydrol kommer på huden orsakar det brännskador, sveda, klåda och blåsor och huden blir vit. Det brända området ska snabbt sköljas med vatten. Perhydrol används inom medicin för att behandla purulenta sår och för att behandla tandkött för stomatit. Inom kosmetologi används det för att ta bort åldersfläckar på ansiktets hud. Väteperoxidfläckar på kläder kan inte tas bort. Väteperoxid i textilindustrin används för att bleka ull och siden samt pälsar.
Produktionen av koncentrerade (90–98 %) väteperoxidlösningar växer ständigt. Sådana lösningar förvaras i aluminiumbehållare med tillsats av natriumpyrofosfat Na 4 P 2 O 7 . Koncentrerade lösningar kan sönderdelas explosivt. En koncentrerad lösning av väteperoxid på en oxidkatalysator vid 700 °C bryts ner till vattenånga och syre, som fungerar som oxidationsmedel för bränsle i jetmotorer.

Väteperoxid kan uppvisa både oxiderande och reducerande egenskaper.
Rollen av ett oxidationsmedel för väteperoxid är mer typisk:

H2O2 + 2H + + 2 e= 2H2O,

till exempel som reaktion:

2KI + H2O2 + H2SO4 = I2 + K2SO4 + 2H2O.

Väteperoxid som reduktionsmedel:
1) i en sur miljö:

H 2 O 2 – 2 e= O2 + 2H+;

2) i en grundläggande (alkalisk) miljö:

H 2 O 2 + 2 OH - – 2 e= O2 + 2H2O.

Exempel på reaktioner:
1) i en sur miljö:

2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = K2S04 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O;

2) i huvudmiljön:

2KMnO4 + H2O2 + 2KOH = 2K2MnO4 + O2 + 2H2O

De oxiderande egenskaperna hos väteperoxid är mer uttalade i en sur miljö, och de reducerande egenskaperna är mer uttalade i en alkalisk miljö.

1a. Nedbrytning av väteperoxid.

Häll 2–3 ml väteperoxidlösning i ett provrör och värm lösningen i ett vattenbad. Gassläppet bör börja. (Vilken?) Bevisa experimentellt att detta är exakt den gas du förväntade dig att få.
Släpp ett korn mangandioxid i ett annat provrör med en lösning av väteperoxid. Bevisa att samma gas släpps ut.
Skriv ekvationen för sönderdelningen av väteperoxid och separat ekvationerna för mottagande och frisättning av elektroner. Vilken typ av redoxreaktion är detta?
Beräkna reaktionens EMF om:

Vilken av dessa två reaktioner har större förmåga att donera elektroner och bör skrivas om i motsatt riktning? Beräkna från värdet på reaktionens emk G reaktions- och jämviktskonstant.

Jämför resultat med G Och jämviktskonstant erhållen från termodynamiska data:

Är resultaten av dina beräkningar desamma? Om det finns en viss skillnad i resultaten, försök hitta orsakerna.

1b. Detektion av väteperoxid.

Tillsätt några droppar väteperoxidlösning till en lösning (2–3 ml) av kaliumjodid utspädd och surgjord med svavelsyra. Lösningen blir gulbrun. När några droppar stärkelselösning tillsätts blir färgen på blandningen omedelbart blå. Skriv reaktionsekvationen (du vet vilka ämnen som bildas!).
Beräkna reaktionens EMF för att säkerställa att reaktionen är möjlig (välj den reaktion du behöver):

1:a århundradet Svart blysulfid och väteperoxid.

De gamla mästarna målade sina tavlor med färger framställda på basis av blyvitt, vilket inkluderade det vita baskarbonatet 2PbCO 3 Pb(OH) 2. Med tiden blir blyvitt svart, och färger baserade på det ändrar färg på grund av vätesulfid, och svart blysulfid PbS bildas. Om målningen försiktigt torkas av med en utspädd lösning av väteperoxid, förvandlas blysulfiden till vitt blysulfat PbSO 4 och målningen återgår nästan helt till sitt ursprungliga utseende.

Häll 1–2 ml av en 0,1 M lösning av blynitrat Pb(NO 3) 2 eller blyacetat Pb(CH 3 COO) 2 i ett provrör (säljs på apotek som blylotion). Häll i lite svavelväte eller natriumsulfidlösning. Töm lösningen från den resulterande svarta fällningen och behandla den med en lösning av väteperoxid. Skriv reaktionsekvationerna.
Alla blyföreningar är giftiga!

1 år Framställning av en lösning av väteperoxid från hydroperit.

Om du inte kunde få en lösning av väteperoxid, kan du för laboratoriearbete använda hydroperit, vars tabletter kan köpas på apoteket.

Hydroperit är en komplex förening av väteperoxid med urea (urea) NH 2 CONH 2 H 2 O 2. När den löses i vatten erhålls en lösning av väteperoxid och urea NH 2 CONH 2. En lösning av hydroperit används istället för en lösning av väteperoxid som ett antiseptisk medel och vid färgning av hår. För att skölja mun och svalg, lös 1 tablett i ett glas vatten (0,25 % väteperoxidlösning). En tablett hydroperit väger 1,5 g och motsvarar 15 ml
(1 matsked) 3% väteperoxidlösning.

Beräkna hur många tabletter hydroperit som ska lösas i 100 ml vatten för att få ungefär 1 % väteperoxidlösning. Vilken volym syre (n.o.) kan erhållas från en tablett hydroperit?
Bestäm experimentellt hur många milliliter syre som kan erhållas från en tablett hydroperit. Föreslå en design för enheten och montera den. Minska volymen av frigjort syre till normala förhållanden. För att få mer exakta beräkningsresultat kan du ta hänsyn till ångtrycket för vatten ovanför lösningen, som vid rumstemperatur (20 °C) är ungefär lika med 2300 Pa.

Väteperoxid (peroxid) är en färglös, sirapsliknande vätska med en densitet som stelnar vid -. Detta är ett mycket ömtåligt ämne som explosivt kan sönderfalla i vatten och syre och frigöra en stor mängd värme:

Vattenhaltiga lösningar av väteperoxid är mer stabila; på en sval plats kan de förvaras ganska länge. Perhydrol, lösningen som säljs, innehåller. Den, liksom högkoncentrerade lösningar av väteperoxid, innehåller stabiliserande tillsatser.

Nedbrytningen av väteperoxid påskyndas av katalysatorer. Om man till exempel kastar lite mangandioxid i en lösning av väteperoxid uppstår en häftig reaktion och syre frigörs. Katalysatorer som främjar nedbrytningen av väteperoxid inkluderar koppar, järn, mangan, såväl som joner av dessa metaller. Redan spår av dessa metaller kan orsaka förfall.

Väteperoxid bildas som en mellanprodukt vid förbränning av väte, men på grund av den höga temperaturen på väteflamman sönderdelas den omedelbart till vatten och syre.

Ris. 108. Schema över molekylens struktur. Vinkeln är nära , vinkeln är nära . Länklängder: .

Men om du riktar en väteflamma mot en isbit kan spår av väteperoxid hittas i det resulterande vattnet.

Väteperoxid produceras också genom inverkan av atomärt väte på syre.

Inom industrin framställs väteperoxid huvudsakligen genom elektrokemiska metoder, till exempel anodisk oxidation av lösningar av svavelsyra eller ammoniumvätesulfat, följt av hydrolys av den resulterande peroxodisvavelsyran (se § 132). Processerna som inträffar i detta fall kan representeras av följande diagram:

I väteperoxid är väteatomer kovalent bundna till syreatomer, mellan vilka det också finns en enkel bindning. Strukturen för väteperoxid kan uttryckas med följande strukturformel: H-O-O-H.

Molekyler har betydande polaritet, vilket är en konsekvens av deras rumsliga struktur (Fig. 106).

I väteperoxidmolekylen är bindningarna mellan väte- och syreatomerna polära (på grund av förskjutningen av delade elektroner mot syre). Därför kan väteperoxid i en vattenlösning, under påverkan av polära vattenmolekyler, spjälka av vätejoner, det vill säga den har sura egenskaper. Väteperoxid är en mycket svag dibasisk syra i en vattenlösning, den sönderdelas, om än i liten utsträckning, till joner:

Dissociation i andra steget

praktiskt taget inte läcker. Det undertrycks av närvaron av vatten, ett ämne som dissocierar och bildar vätejoner i större utsträckning än väteperoxid. Men när vätejoner binder (till exempel när alkali införs i en lösning) sker dissociation i ett andra steg.

Väteperoxid reagerar direkt med vissa baser för att bilda salter.

Sålunda, när väteperoxid verkar på en vattenlösning av bariumhydroxid, fälls en fällning av bariumsalt av väteperoxid ut:

Salter av väteperoxid kallas peroxider eller peroxider. De består av positivt laddade metalljoner och negativt laddade joner, vars elektroniska struktur kan representeras av diagrammet:

Oxidationsgraden för syre i väteperoxid är -1, dvs den har ett mellanvärde mellan oxidationsgraden för syre i vatten och i molekylärt syre (0). Därför har väteperoxid egenskaperna hos både ett oxidationsmedel och ett reduktionsmedel, d.v.s. den uppvisar redoxdualitet. Ändå kännetecknas det mer av oxiderande egenskaper, eftersom standardpotentialen hos det elektrokemiska systemet

där det fungerar som ett oxidationsmedel, är lika med 1,776 V, medan standardpotentialen för det elektrokemiska systemet

där väteperoxid är ett reduktionsmedel, är lika med 0,682 V. Med andra ord kan väteperoxid oxidera ämnen som inte överstiger 1,776 V, och reducera endast de som överstiger 0,682 V. Enligt tabellen. 18 (på sidan 277) kan du se att den första gruppen innehåller många fler ämnen.

Exempel på reaktioner där det fungerar som ett oxidationsmedel inkluderar oxidation av kaliumnitrit

och separation av jod från kaliumjodid:

Det används för blekning av tyger och pälsar, används inom medicin (3% lösning är ett desinfektionsmedel), i livsmedelsindustrin (för konservering av livsmedel), inom jordbruket för behandling av frön, samt vid produktion av ett antal organiska föreningar polymerer och porösa material. Väteperoxid används som ett starkt oxidationsmedel i raketer.

Väteperoxid används också för att förnya gamla oljemålningar som har mörknat med tiden på grund av omvandlingen av vitt bly till svart blysulfid under inverkan av spår av svavelväte i luften. När sådana målningar tvättas med väteperoxid oxideras blysulfid till vitt blysulfat:

Och naturresurser

Institutionen för kemi och ekologi

STUDERA HASTIGHETEN FÖR NEDSDELNINGSREAKTION

VÄTEPEROXID I NÄRVARO AV EN KATALYSATOR

MED GASOMETRISK METOD.

inom disciplinen "Fysisk och kolloidal kemi"

för specialitet 060301.65 − Apotek

Velikiy Novgorod

1 Syfte med arbetet………………………………………………………………………………………..3

2 Grundläggande teoretiska principer………………………………………………….3

4 Experimentell del………………………………………………………………4

4.1 Nedbrytning av väteperoxid i närvaro av mangandioxid MnO2………..……………………………………………………………………………………………….4

4.2 Nedbrytning av väteperoxid i närvaro av en katalysator vid temperatur T2......................................... ................................................................ ................................ ................6

5 Krav på rapportens innehåll…………………………………………………..6

6 Exempel på testfrågor och uppgifter…………………………………7

1 MÅL FÖR ARBETET

1. Bestäm hastighetskonstanten, reaktionsordningen, halveringstid vid temperatur T1.

2. Konstruera en graf över mängden frigjord O2 mot tiden och bestäm halveringstiden grafiskt.

3. Bestäm reaktionens aktiveringsenergi, beräkna temperaturkoefficienten för reaktionshastigheten.

2 GRUNDLÄGGANDE TEORETISKA BESTÄMMELSER

Användningen av väteperoxid i många tekniska processer, medicin och jordbruk är baserad på dess oxiderande egenskaper. Processen för nedbrytning av H2O2 i vattenlösningar sker spontant och kan representeras av ekvationen:

Н2О2®Н2О +1/2 О2

Processen kan påskyndas med hjälp av en katalysator. Dessa kan vara anjoner och katjoner, till exempel CuSO4 (homogen katalys). Fasta katalysatorer (kol, metaller, salter och metalloxider) har också en accelererande effekt på nedbrytningen av H2O2. Förloppet av den heterogena katalytiska reaktionen av H2O2-nedbrytning påverkas av mediets pH, ytans tillstånd och katalytiska gifter, till exempel C2H5OH, CO, HCN, H2S.

I cellerna hos växter, djur och människor sker också den katalytiska nedbrytningen av väteperoxid. Processen utförs under verkan av enzymerna katalas och peroxidas, vilka, till skillnad från katalysatorer av icke-biologisk natur, har exceptionellt hög katalytisk aktivitet och verkningsspecificitet.

Nedbrytningen av H2O2 åtföljs av frisättning av O2. Volymen syre som frigörs är proportionell mot mängden nedbruten väteperoxid. Arbetet använder sig av den gasometriska metoden.

3 SÄKERHETSKRAV

När du utför detta laboratoriearbete ska du följa de allmänna reglerna för arbete i ett kemiskt laboratorium.

4 EXPERIMENTELL DEL

4.1 Nedbrytning av väteperoxid i närvaro av mangandioxidMnO2 .

Innan du startar experimentet är det nödvändigt att förbereda en katalysator: smörj en liten bit av en glasstav med BF-lim eller stärkelsepasta. Det är nödvändigt att bara smörja änden med lim, häll lite MnO2-pulver på klockglaset, rör vid änden av pinnen mot pulvret så att en liten mängd MnO2 blir kvar på glaset. Limmet torkas i flera minuter (1-2 minuter). Trycket inuti systemet för uppsamling av H2O2 måste bringas till atmosfärstryck: öppna proppen på reaktionsröret och använd en utjämningskolv för att nollställa vattennivån i byretten.

Diagrammet för enheten för att mäta hastigheten för H2O2-nedbrytning visas i fig. 1.

vatten

provrör med H2O2

Gif" width="10">.gif" width="10"> katalysator

Fig. 1 – Anordning för att studera kinetiken för H2O2-nedbrytning.

Använd en pipett eller mätcylinder, mät upp 2 ml av en 3 % H2O2-lösning och häll den i provrör 1. Om experimentet utförs vid rumstemperatur, förbered ett stoppur och en tabell för att registrera experimentella data. Doppa katalysatorn som appliceras på en bit glasstav ner i provröret. Stäng reaktionskärlet med en propp. Registrera mängden syre som frigörs först efter 30 sekunder, sedan kan intervallet ökas till 1 minut.

När vätskenivån i byretten minskar sänks utjämningskolven så att vätskenivån i byretten och kolven inte ändras, nivåskillnaden är minimal.

Reaktionen anses vara avslutad när vätskenivån i byretten slutar sjunka.

Den volym syre som motsvarar den fullständiga nedbrytningen av H2O2 –V¥ kan erhållas om reaktionskärlet placeras i ett glas varmt vatten. Efter kylning av provröret till rumstemperatur. Därefter bestäms volymen O2 som motsvarar den fullständiga nedbrytningen av H2O2.

Tabell - Experimentella data

Om man antar att reaktionen är första ordningens, beräknas reaktionshastighetskonstanten med hjälp av första ordningens kinetiska ekvation:

Baserat på resultaten av experimentet beräknas medelvärdet av reaktionshastighetskonstanten.

Halveringstiden för väteperoxid beräknas med hjälp av ekvationen:

t0,5 = 0,693/k med hjälp av medelvärdet för hastighetskonstanten.

Hastighetskonstanten och halveringstiden bestäms grafiskt med hjälp av beroendet Vt = f (t) och ln(V¥ – Vt) = f (t), som presenteras i Fig. 2 och Fig. 3. Jämför resultaten som erhållits med två metoder - analytisk och grafisk.

V¥https://pandia.ru/text/80/128/images/image032_11.gif" width="211" height="12">.gif" width="616" height="64">

t, mynta t, min

Ris. 2 – Beroende Vt = f(t) Fig. 3 – Beroende ln(V¥ – Vt) = f(t)

4.2 Nedbrytning av väteperoxid i närvaro av en katalysator vid temperatur T2

Experimentet upprepas genom att placera reaktionskärlet i ett vattenbad eller ett glas vatten vid temperatur T2 (enligt lärarens anvisningar). Uppgifterna läggs in i tabellen:

Genom att känna till hastighetskonstanterna k1 och k2 vid två olika temperaturer kan vi beräkna aktiveringsenergin Ea med hjälp av Arrhenius-ekvationen:

Ea =

Dessutom kan du beräkna temperaturkoefficienten med Van't Hoffs regel:

k2/k1 = γ ∆t/10

5 RAPPORTERINGSKRAV INNEHÅLL

Rapporten ska innehålla:

1. syftet med arbetet;

2. Resultat av mätning av volymen syre som frigörs under nedbrytningen av peroxid.

3. beräkning av reaktionshastighetskonstanten och halveringstid (halvomvandling) för väteperoxid;

4. Graf över beroendet Vt = f(t) och resultaten av grafisk bestämning av halveringstiden för väteperoxid.

5. graf av ln(V¥ – Vt) = f(t) för att bestämma reaktionshastighetskonstanten;

6. Resultat av mätningar av volymen syre som frigörs under sönderdelningen av peroxid vid förhöjda temperaturer och beräkning av reaktionshastighetskonstanten.

7. beräkning av aktiveringsenergin med hjälp av Arrhenius-ekvationen och beräkning av temperaturkoefficienten för reaktionshastigheten med hjälp av van’t Hoff-regeln;

8. slutsatser.

6 EXEMPEL TESTFRÅGOR OCH UPPGIFTER

1. Reaktionshastighetskonstanten beror på:

a) typ av reagens;

b) temperatur;

c) koncentrationer av reagens;

d) tid som förflutit sedan reaktionens början.

2. Reaktionsordning

a) formellt värde;

b) bestäms endast experimentellt;

c) kan beräknas teoretiskt;

d) är lika med summan av exponenterna p + q, i ekvationen υ = k · CAp · CBq.

3. Aktiveringsenergi för en kemisk reaktion

a) överskottsenergi jämfört med den genomsnittliga energin hos molekyler som krävs för att kollisionen mellan molekyler ska bli aktiv;

b) beror på typen av reagens;

c) mätt i J/mol;

d) ökar när en katalysator införs i systemet.

4. Halveringstiden för en viss radioaktiv isotop är 30 dagar. Beräkna tiden efter vilken mängden isotop kommer att vara 10 % av originalet.

5. En första ordningens reaktion vid en viss temperatur fortskrider med 25 % på 30 minuter. Beräkna halveringstiden för utgångsämnet.

6. Hur många gånger kommer reaktionshastigheten att öka när temperaturen ökar med 40K, om temperaturkoefficienten för reaktionshastigheten är 3?

7. Med en ökning av temperaturen med 40K ökade hastigheten för en viss reaktion med 39,06 gånger. Bestäm temperaturkoefficienten för reaktionshastigheten.

Nedbrytningen av väteperoxid under inverkan av en katalysator och i närvaro av flytande tvål är ett av de vackraste kemiska experimenten. I ryskspråkig litteratur har detta experiment inget specifikt namn i engelskspråkiga källor kallas det Elephant's Toothpaste, vilket löst översatt låter som; Elefant tandkräm.

För experimentet behöver du 30-50% väteperoxid (perhydrol), lite flytande tvättmedel (som ger mycket stabilt skum) och en väteperoxidnedbrytningskatalysator. När peroxid kommer i kontakt med katalysatorn frigörs syre aktivt, och på grund av närvaron av flytande tvål bildas mycket skum (under en kort tid). Färgämnen tillsätts ofta till blandningen som färgar skummet i olika färger. Strömmen av skum som bryter ut ur öppningen på kolven eller cylindern påminner ofta om "elefanttandkräm".

Olika ämnen och blandningar kan användas som katalysator för sönderdelning av väteperoxid, till exempel: kopparammoniak, kaliumjodid och till och med en jästsuspension.

Jag har redan genomfört det här experimentet tidigare, men jag brydde mig inte om att titta på mina gamla anteckningar, och som ett resultat fungerade det första experimentet inte. Jag tog 7,5 g kopparsulfat, tillsatte 30 ml koncentrerad ammoniaklösning till det och blandade noggrant. Lösningen hälldes i en liters kolv, tillsatte 50 ml Gala flytande diskmedel och 80 ml destillat och blandades igen. Jag hällde 100 ml perhydrol som tagits från kylen i kolven. Eller snarare, jag försökte hälla det: en våldsam reaktion började, som ett resultat hade jag inte tid att tillsätta cirka 1/3 av perhydrolen. Snabb nedbrytning av peroxiden ägde rum, men experimentet visade sig vara äckligt: ​​det fanns lite skum.

Sedan tittade jag på gamla skivor. Det visade sig att jag förra gången tog helt andra mängder ämnen:

"I en 300 ml konisk kolv, häll 10-20 ml flytande Gala-diskmedel (eller något liknande diskmedel). I en annan kolv, lös upp 3-4 g kopparsulfat i ett överskott av stark ammoniaklösning (tillsätt ammoniak tills kopparen sulfat är helt kommer att lösas upp. Blå koppar (II) ammoniak bildas:

CuSO4 + 6NH3 + 2H2O = (OH)2 + (NH4)2SO4

Häll kopparammoniaklösningen i tvättmedelskolven och blanda väl. Placera kolven på bordet och tillsätt snabbt 50-100 ml av en 30-50% väteperoxidlösning till den. Det kommer att bli ett kraftigt utsläpp av gas. En fontän av skum kommer att bryta ut ur kolven. Hela utrymmet runt kolven kommer att fyllas med en stor klump skum på några sekunder. Ånga kommer att stiga från skummet - nedbrytningsreaktionen av väteperoxid fortsätter med frigörandet av värme. I våra experiment var höjden och bredden på det resulterande skummet cirka 60 cm."

Med andra ord behövde mindre kopparammoniak och flytande tvål tas.

För det andra experimentet tog jag en 300 ml konisk kolv, 2 g kopparsulfat, till vilken jag tillsatte 20% koncentrerad ammoniaklösning. Efter att ha löst upp kopparsulfatet, tillsätt 20 ml Gala flytande diskmedel och blanda. Jag tog 70 ml väteperoxid, men lyckades lägga till bara 50 ml - aktiv skumbildning började.

Skummet som kom ut ur kolven liknade verkligen tandkräm som pressades ut ur en tub. Tack vare kopparammoniak sträcker sig blåfärgade ränder längs skummet. Experimentet gick bra, men nedbrytningen var långsam och tog mer än 2,5 minuter.

Jag kom ihåg att jag genomförde experimentet som beskrivs i artikeln