تحديد قوانين الأسعار وترتيب التفاعل

1. تحضير H₂O₂ تخفيفات

1. مخزون 3٪ بيروكسيد الهيدروجين بتركيز 0.882 M. قم بإعداد 5 تخفيفات تتراوح من 0.882 م إلى 0.176 م ( الجدول 1 ). قم بإعداد هذه المحاليل حجميا ، ولكن قم بإعدادها بشكل إضافي لأن المذاب مخفف جدا وكميات الماء مضافة.
2. ضع المحاليل في حمام مائي بدرجة حرارة ثابتة أو اتركها على سطح المقعد لتتوازن في درجة حرارة الغرفة. نطاق درجة الحرارة من 20-25 درجة مئوية (293-298 كلفن) جيد لهذا التفاعل.

الجدول 1. H₂O₂ الحلول المستخدمة.

2. تحضير وعاء التفاعل

1. لتحديد حجم وعاء التفاعل ، املأ أنبوب اختبار كبير إلى الأعلى بالماء وأدخل سدادة مطاطية ذات فتحة واحدة في أنبوب الاختبار حتى تضيق ويدفع الماء الجوانب ومن خلال الجزء العلوي.
2. قم بإزالة السدادة واسكب الماء في أسطوانة متدرجة لتحديد حجم الدقيق للماء. هذا هو الحجم الكلي لوعاء التفاعل (أنبوب الاختبار).

3. قياس تطور الأكسجين

1. استبدل الماء ب 50 مل من محلول بيروكسيد الهيدروجين الأول وضعه مرة أخرى في الحمام المائي. بمجرد التوازن ، أضف قرص التفاعل المطلي بالبلاتين وأغلق النظام بسدادة متصلة بمستشعر ضغط الغاز. تستخدم هذه الأقراص بشكل شائع في أنظمة تنظيف العدسات اللاصقة.
2. بمجرد إعداد مستشعر الضغط للحصول على البيانات عند نقطتين / ثانية ، قم بتشغيل التجربة لمدة 120 ثانية. يوصى باستخدام مستشعر ضغط غاز Vernier ، GPS-BTA ، لهذه التجربة.
3. يجب ملاحظة الفقاعات حيث يتحلل البيروكسيد إلى غاز الأكسجين والماء. حرر الضغط ، وتخلص من المحلول ، واشطفه ، واستبدل المحلول بمحلول بيروكسيد الهيدروجين التالي. كرر قياس ضغط الغاز حتى يتم اختبار جميع المحاليل.

4. تحليل البيانات

1. انقل جميع ملفات البيانات ذات الضغط مقابل الوقت إلى برنامج جداول بيانات.
2. تحديد المعدلات الأولية - افترض أن تركيز بيروكسيد الهيدروجين لم يتغير كثيرا خلال الإطار الزمني القصير للتجربة. تمثل البيانات المنطقة الخطية الأولية لتجربة الحركية.
   1. حدد المنحدر عن طريق رسم الضغط مقابل الوقت واستخدام صيغة المنحدر أو الانحدار الخطي. ارسم الضغط في أي وحدة مشتركة.
   2. المنحدر هو المعدل الأولي بوحدات الضغط _{O 2} / s.
3. تحديد ترتيب رد الفعل
   1. نظرا لأن ضغط O المتطور ₂ يتناسب طرديا مع شامات H المتحلل ₂ }O ₂ ، فإن رسم ln ( المعدل الأولي ) مقابل ln[ H₂}O ₂ ] ₀ ينتج منحدرا يعادل ترتيب التفاعل. التركيز الأولي لبيروكسيد الهيدروجين ، [H₂ O ₂ ] ₀ ، هو ما تم استخدامه في كل تجارب.
      1. معادلة قانون المعدل هي . بأخذ اللوغاريتم الطبيعي (ln) للمعادلة ينتج عنه معادلة خطية ، حيث m ، المنحدر ، هو ترتيب التفاعل.

4. تحديد ثابت المعدل ، k
   1. لكل تجربة ، قم بتحويل السعر ، P _{O 2} / s ، إلى وحدات أجهزة الصراف الآلي / ثانية إذا كان السعر في وحدة مختلفة مثل torr / s.
   2. نظرا لأن الفقاعات تطورت في محلول مائي ، اطرح ضغط بخار الماء من ضغط النظام لكل تجربة. يعكس المعدل الجديد فقط الضغط الناتج عن تطور الأكسجين.
   3. تطبيق قانون الغاز المثالي لتحويل المعدل من أجهزة الصراف الآلي / ثانية إلى شامات / ثانية في كل تجربة.
      1. أعد ترتيب PV = nRT إلى n = PV / RT. تظل وحدة s^-1 دون تغيير. الحجم يعادل حجم أنبوب الاختبار مطروحا منه حجم المحلول (50 مل).
   4. استخدم التفاعل الكيميائي المتوازن للتحويل من مولات الأكسجين المنتجة إلى مولات بيروكسيد الهيدروجين المتحللة في كل تجربة.
   5. اقسم شامات H₂O₂ على حجم المحلول، 0.050 لتر، لإنتاج مولارية H₂O₂ متحللة في الثانية، [H₂O₂]/s.
   6. نظرا لأن هذه التجربة تتبع حركية الدرجة الأولى ، اقسم المعدل ، [H ₂ O ₂ ] / s ، على تركيز المحلول الأصلي لكل تجربة ، [H ₂ O ₂ ] ₀ ، لإنتاج معدل ثابت ، k . يختلف هذا الحل لثابت المعدل قليلا بناء على ترتيب التفاعل المحدد مسبقا.
   7. متوسط ثوابت المعدل لكل تجربة معا لأن درجة الحرارة ثابتة.