過酸化水素の分解速度 | 首都客運時刻表查詢網
2011年2月15日—<目的>鉄(Ⅲ)イオンを触媒とした過酸化水素の分解反応の一次反応速度定数を求める。<原理>過酸化水素は不安定で次のように水と酸素に分解 ...
過酸化水素の分解速度[1]
<要旨> 鉄(Ⅲ)イオン触媒を用いた過酸化水素分解反応を行い一次反応速度係数を求めた。反応が始まると気体が発生し、その量と時間との関係をプロットすると対数関数のようになったため一次反応であることが予測された。そしてこの一次反応速度係数を計算により導くと、30℃で 1.328×10 (s)、40℃で3.739×10 (s)となった。 <目的> 鉄(Ⅲ)イオンを触媒とした過酸化水素の分解反応の一次反応速度定数を求める。 <原理> 過酸化水素は不安定で次のように水と酸素に分解する。 2H2O2→2H2O + O2‘ ‘ ‘ ① この反応は一次反応で反応速度Vは過酸化水素の濃度Cに比例する(kは一次反応定数)。 V = kC ‘ ‘ ‘ ② この反応速度は、単位時間当たりの濃度の減少量なので、 V = - dC/dt‘ ‘ ‘ ③ ②、③より反応の速度式は以下のようになる。 - dC/dt =kC‘ ‘ ‘ ④ ここから一次反応定数を求める。まず④の式を時刻t0からtまで積分する。 ln(C/C0) = - k(t - t0) ‘ ‘ ‘ ⑤ 反応が進むにつれて濃度は減少しているが、その値をそのまま求めるのは容易でない。そこで生成する酸素の体積によって求める。時刻t0までに生成した酸素の体積をV0、時刻tまでに生成した酸素の体積をV、反応が完全に進行した時に発生する酸素の全体積をVfとすると、 C0 = a(Vf - V0) ‘ ‘ ‘ ⑥ C = a(Vf -V) ‘ ‘ ‘ ⑦ aは比例定数である。⑥、⑦より、 C/C0 = ‘ ‘ ‘ ⑧ ⑧式を⑤式に代入して、 ln() = -k(t – t0)‘ ‘ ‘ ⑨ あるいは、 ln(Vf – V) = -kt +{kt0 + ln(Vf – V0)}‘ ‘ ‘ ⑩ ここで、V0、V、t0、tは実験で知ることができるが、Vfの値を得ることは難しい。しかし、⑨の式のVfに適当な近似値を入力すると、この式は ln(Vf – V)とtの一次...
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