Bài 7: Xác tác đồng thể-Phản ứng phân thủy H2O2

Chia sẻ: Võ Quốc Lập | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

750
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xác định hằng số vận tốc phản ứng k, chu kỳ bán hủy t, năng lượng hoạt hóa Ea của phản ưng phân hủy H2O2 có ion Cu2+ làm xúc tác. Phản ứng phân hủy H2O2 là phản ứng bậc 1 tổng quát.H2O2 tự phân hủy và phân hủy nhanh hơn khi có sự hiện của Pt hay muối của các kim loại chuyển tiếp như Cu2+, Fe3+, Cr3+, Ni2+,…

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài 7: Xác tác đồng thể-Phản ứng phân thủy H2O2

Bài 7 XÁC TÁC ĐỒNG THỂ – PHẢN ỨNG PHÂN HỦY H2O2 ------------------------------ I. MỤC ĐÍCH o Xác định hằng số vận tốc phản ứng k, chu kỳ bán hủy τ, năng lượng hoạt hóa Ea của phản ưng phân hủy H2O2 có ion Cu2+ làm xúc tác. o Phản ứng phân hủy H2O2 là phản ứng bậc 1 tổng quát. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  H2O2 tự phân hủy và phân hủy nhanh hơn khi có sự hiện của Pt hay muối của các kim loại chuyển tiếp như Cu2+, Fe3+, Cr3+, Ni2+,…  Phản ứng phân hủy của H2O2 theo hai giai đoạn: • Giai đoạn 1: HOOH O2 + 2H (chậm) • Giai đoạn 2: HOOH + 2H 2H2O (nhanh) H2O2 H2O + O2  Vận tốc phản ứng được xác định căn cứ vào giai đoạn chậm nên phản ứng phân hủy H2O2 có bậc 1 theo H2O2 cũng bậc 1 tổng quát. • Phương trình động học của phản ứng bậc 1 có dạng sau: • Từ phương trình (*), ta vẽ đồ thị biểu diễn sụ phụ thuộc theo thời gian t và tìm được hệ số vận tốc k. • Tuy nhiên, ta cũng có thể xác định k thong qua đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của theo t vì thời gian càng lâu thì nồng độ của H2O2 càng giảm – phân hủy càng nhiều kéo theo thể tích KMnO4 sử dụng để chuẩn độ H2O2 còn lại càng giảm nên nồng độ H2O2 theo thời gian t cũng tỉ lệ với thể tích KMnO4 đã phản ứng theo thời gian t. • Từ phương trình động học (*), ta tìm được chu kỳ bán hủy τ: • Ta thực hiện phản ứng phân hủy của H2O2 ở hai nhiệt độ 30 oC và 40 oC nên tìm được giá trị của hằng số vận tốc k1 và k2 cũng như chu kỳ bán hủy τ1 và τ2 và áp dụng công thức Arrhenius (liên hệ giữa hằng số vận tốc k theo nhiệt độ T để xác định năng lượng hoạt hóa Ea): III. THỰC HÀNH(thực hiện đồng thời ở nhiệt độ 30 oC và 40 oC) 1. Thực hiện phản ứng ở 30 oC:  Bật máy điều nhiệt và chọn 30 oC; máy điều nhiệt 2 chọn 40 oC.  Dùng pipet 1 mL hút 1 mL dung dịch H2O2 30% cho vào erlen 100 mL chứa sẵn 19 mL nước cất (dùng pipet 25 mL). Dùng ống đong 10 mL lấy 10 mL dung dịch CuSO4 10 % cho vào erlen 100 mL khác. Rồi đặt 2 erlen trên vào bể điều nhiệt 30 oC (thời điểm to).  Để yên 2 erlen cho dung dịch trong 2 erlen có nhiệt độ là 30 oC.  Đến thời điểm (to + 10) phút, trộn lẫn 2 erlen với nhau, lắc đều hỗn hợp và để erlen (chứa hỗn hợp 2 dung dịch) vào bể điều nhiệt 30 oC.  Do chúng ta khảo sát sự phân hủy của H2O2 có sự hiện diện Cu2+ làm xúc tác nên thời điểm 0 là không quan trọng nhưng cần chính xác các thời điểm sau đó.  Đến thời điểm (to + 15) phút, dùng pipet 2 mL hút 2 mL dung dịch trong erlen trong bể điều nhiệt 30 oC cho vào erlen 250 mL chứa sẵn 3 mL dung dịch H2SO4 10% (dùng ống đong). Dung dịch có màu xanh nhạt của CuSO4.
 Tiến hành chuẩn độ: • Tráng buret 25 mL bằng dung dịch KMnO4 0.1 N và cho dung dịch KMnO4 0.1 – chỉnh về vạch 0 mL. • Mở khóa cho chảy vào erlen đến khi dung dịch trong erlen chuyển từ màu xanh nhạt sang màu tím nhạt thì kết thúc quá trình chuẩn độ. Ghi nhận giá trị thể tích dung dịch KMnO4 0.1 N đã dùng là V1 (mL). • Phương trình chuẩn độ: 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O  Đến thời điểm (to + 15 + 5) phút, dùng pipet 2 mL hút 2 mL dung dịch trong erlen (đặt trong bể điều nhiệt) cho vào erlen chứa sẵn 3 mL dung dịch H2SO4 10% (dùng ống đong). Tiếp tục chuẩn độ và ghi nhận giá trị thể tích của dung dịch KMnO40.1 N đã dùng là V2 (mL).  Làm tương tự đến thời điểm (to + 15 + 45) phút thì ngừng. Khi đó, ta thu được bảng số liệu sau: Thời điểm (phút) (to + 15) (to + 20) (to + 25) (to + 30) (to + 35) (to + 45) Thể tích dd KMnO4 0.1 N (mL) 11.3 9.3 8 6.9 5.9 2.8  Từ bảng số liệu, ta vẽ được đồ thị biểu diễn theo thời gian t:  Từ đồ thị, ta ngoại suy tìm được:  Suy ra: Chu ký bán hủy : 2. Thực hiện phản ứng ở 40 oC:  Dùng pipet 1 mL hút 1 mL dung dịch H2O2 30% cho vào erlen 100 mL chứa sẵn 19 mL nước cất (dùng pipet 25 mL). Dùng ống đong 10 mL lấy 10 mL dung dịch CuSO4 10 % cho vào erlen 100 mL khác. Rồi đặt 2 erlen trên vào bể điều nhiệt 40 oC (thời điểm to).  Để yên 2 erlen cho dung dịch trong 2 erlen có nhiệt độ là 40 oC.  Đến thời điểm (to + 10) phút, trộn lẫn 2 erlen với nhau, lắc đều hỗn hợp và để erlen (chứa hỗn hợp 2 dung dịch) vào bể điều nhiệt 40 oC.  Do chúng ta khảo sát sự phân hủy của H2O2 có sự hiện diện Cu2+ làm xúc tác nên thời điểm 0 là không quan trọng nhưng cần chính xác các thời điểm sau đó.  Đến thời điểm (to + 15) phút, dùng pipet 2 mL hút 2 mL dung dịch trong erlen trong bể điều nhiệt 40 oC cho vào erlen 250 mL chứa sẵn 3 mL dung dịch H2SO4 10% (dùng ống đong). Dung dịch có màu xanh nhạt của CuSO4.  Tiến hành chuẩn độ: • Tráng buret 25 mL bằng dung dịch KMnO4 0.1 N và cho dung dịch KMnO4 0.1 – chỉnh về vạch 0 mL. • Mở khóa cho chảy vào erlen đến khi dung dịch trong erlen chuyển từ màu xanh nhạt sang màu tím nhạt thì kết thúc quá trình chuẩn độ. Ghi nhận giá trị thể tích dung dịch KMnO4 0.1 N đã dùng là V1 (mL). • Phương trình chuẩn độ: 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O  Đến thời điểm (to + 15 + 5) phút, dùng pipet 2 mL hút 2 mL dung dịch trong erlen (đặt trong bể điều nhiệt) cho vào erlen chứa sẵn 3 mL dung dịch H2SO4 10% (dùng ống đong). Tiếp tục chuẩn độ và ghi nhận giá trị thể tích của dung dịch KMnO40.1 N đã dùng là V2 (mL).
 Làm tương tự đến thời điểm (to + 15 + 45) phút thì ngừng. Khi đó, ta thu được bảng số liệu sau: Thời điểm (phút) (to + 0) (to + 5) (to + 10) (to + 15) (to + 20) (to + 30) Thể tích dd KMnO4 0.1 N (mL) 9.1 8.7 5 4 3.4 2.5  Từ bảng số liệu, ta vẽ được đồ thị biểu diễn theo thời gian t:  Từ đồ thị, ta ngoại suy tìm được:  Suy ra: Chu kỳ bán hủy : = 1.823 (phút)  Áp dụng công thức Arrhenius để xác định năng lượng hoạt hóa Ea: