Détermination de la loi de vitesse et de l'ordre de la réaction

1. préparation H₂O₂ Dilutions

1. Peroxyde d’hydrogène 3 % stock a une concentration de dilutions de préparer 5 M. 0,882 allant de 0,882 M à 0,176 M (tableau 1). Préparer ces solutions volumétriquement, mais préparer additivement puisque le soluté est très dilué et volumes d’eau sont additifs.
2. Placer les solutions dans un bain d’eau de température constante, ou les laisser sur le comptoir s’équilibrer à température ambiante. Une gamme de température de 20 à 25 ° C (293-298 K) est bonne pour cette réaction.

Le tableau 1. H₂O₂ solutions utilisées.

2. préparation de la cuve de réaction

1. Pour déterminer le volume de la cuve de réaction, remplissez-le d’eau un grand tube vers le haut et insérer un bouchon en caoutchouc 1 trou dans le tube à essai jusqu’au serrage et l’eau pousse sur les côtés et par le haut.
2. Retirer le bouchon et verser l’eau dans un cylindre gradué pour déterminer le volume exact de l’eau. C’est le volume total de la cuve de réaction (en éprouvette).

3. mesurer le dégagement d’oxygène

1. Remplacer l’eau avec 50 mL de la première solution de peroxyde d’hydrogène et placez-le dans l’eau du bain. Une fois équilibrée, ajouter le disque de platine-enduit réaction et sceller le système avec un bouchon relié à un capteur de pression de gaz. Ces disques sont couramment utilisés dans les systèmes de nettoyage des lentilles de contact.
2. Une fois que le capteur de pression est configuré pour acquérir des données à 2 points/s, exécuter l’expérience pour 120 s. Le capteur de pression de gaz Vernier, GPS-BTA, est recommandé pour cette expérience.
3. Bulles doivent être observés que le peroxyde est décomposé en eau et en oxygène. Relâcher la pression, jeter la solution, rincer et remplacer la solution avec la prochaine solution de peroxyde d’hydrogène. Répétez la mesure de pression de gaz jusqu'à ce que toutes les solutions sont testées.

4. analyse des données

1. Transférer tous les fichiers de données de pression versus le temps vers un tableur.
2. Déterminer les vitesses initiales-suppose que la concentration du peroxyde d’hydrogène n’a pas changé beaucoup durant la courte période de l’expérience. Les données représentent la zone linéaire initiale de l’expérience de cinétique.
   1. Déterminer la pente par traçage de pression par rapport au temps et à l’aide d’une pente de régression linéaire ou de formule. Tracer la pression dans une unité commune.
   2. La pente est le taux initial en unités de pression/s_O2.
3. Déterminer l’ordre de la réaction
   1. Parce que la pression évolué O₂ est directement proportionnelle aux moles de décomposé H₂O₂, traçant le ln (taux initial) vs ln [H₂O₂]₀ donne une pente équivalente à l’ordre de la réaction. La concentration initiale de peroxyde d’hydrogène, [H₂O₂]₀, est ce qui a été utilisé dans chacun des essais.
      1. L’équation de la Loi de vitesse est . Prenant le logarithme népérien (ln) de l’équation produit une équation linéaire , où m, la pente, est de l’ordre de la réaction.

4. Déterminer la vitesse constante, k
   1. Pour chaque essai, convertir le taux, P_O2/s, en unités de atm/s si le taux est dans une unité différente comme torr/s.
   2. Parce que les bulles ont évolué en solution aqueuse, soustraire la pression de vapeur d’eau à la pression de système pour chaque essai. Le nouveau taux reflète seulement la pression en raison de l’évolution de l’oxygène.
   3. Appliquer la Loi des gaz parfaits pour convertir le taux d’atm/s en moles/s dans chaque essai.
      1. Réorganiser les PV = nRT pour n = PV/RT. L’unité de^-1 s reste inchangée. Le volume est équivalent au volume de tube à essai moins le volume de solution (50 mL).
   4. La réaction chimique équilibrée permet de convertir de moles d’oxygène produit moles de peroxyde d’hydrogène que se décompose à chaque essai.
   5. Diviser les taupes de H₂O₂ par le volume de la solution, 0,050 L, de céder la molarité de H₂O₂ décomposé par seconde, [H₂O₂] / s.
   6. Car cette expérience suit la cinétique du premier ordre, diviser le taux, [H₂O₂] / s, par la concentration de la solution originale pour chaque essai, [H₂O₂]₀, pour donner une vitesse constante, k. Cette solution pour la constante de vitesse varie légèrement selon l’ordre de la réaction déterminée précédemment.
   7. Moyenne des constantes de vitesse pour chaque essai ensemble puisque la température est constante.