Гомогенный катализ диспропорционирования перекиси водорода аква-ионами Fe2+

Страницы работы

Содержание работы

Новосибирский Государственный Университет

факультет Естественных Наук

Лабораторная работа по химической кинетике на тему:

ГОМОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ H2O2 АКВА-ИОНАМИ Fe2+

Выполнили:

Кутузов М.М.

Миньков В.С.

Руководитель:

123

Новосибирск

2006

Цель работы: Определить порядок реакции диспропорционирования перекиси водорода по [H2O2].

Теоретический обзор: Разложение перекиси водорода на воду и молекулярный кислород является характерным свойством этого соединения:

2H2O22H2O+O2                                                                                                                                                      (1)

Реакция (1) ускоряется  под действием излучений, например, ультрафиолетового света, а так же в присутствии гетерогенных и гомогенных катализаторов.

Диспропорционирование перекиси водорода в системе «аква-ионы Fe2+-H2O2», включает в общем случае следующие стадии:

1.  Fe2++H2O2Fe3++O*H+OH-;

2.  Fe2++O*HFe3++ OH-;

3.  O*H+H2O2HO*2+H2O;

4.  Fe3++HO*2Fe2++O2+H+;

5.  Fe3++O*2-Fe2++O2;

6.  Fe2++ HO*2Fe3++HO2-.

Особенностью данного типа механизма является невозможность выделить стадии продолжения цепи, а ответственные за разложение перекиси водорода активные частицы – ионы Fe2+, Fe3+ и радикалы O*H, HO*2 (O*2-) образуются и расходуются в результате циклического процесса. При этом вся совокупность стадий реализуется только при условии 0,5<[H2O2]/[Fe2+]<200; при 200<[ H2O2]/[Fe2+]<104 стадия 2 не протекает, а в случае 0,5>[H2O2]/[Fe2+] схема механизма включает только реакции 1 и 2, отражающие процесс стехиометрического окисления Fe2+в Fe3+, при этом Диспропорционирование H2O2 не протекает. Поскольку в ходе процесса каталитического диспропорционирования H2O2 по брутто-реакции выделяется молекулярный кислород, средством слежения за кинетикой реакции выбран волюмометрический метод. При применении данного метода было установлено, что скорость газовыделения W20 в системе Fe2+-H2O2 растет прямо пропорцианально концентрациям Fe2+ и H2O2. Показано также, что W20 растет с увеличением pH раствора, что связывают с конкуренцией стадий 4 и 5. Однако следует иметь в виду, что с ростом pH раствора интенсивно начинают протекать процессы гидролиза ионов Fe3+; при этом при pH>3.5 можно наблюдать переход от гомогенного течения реакции к гетерогенному с участием слаборастворимых основных солей Fe3+ и, как следствие, уменьшение скорости реакции.


Экспериментальная часть:

Для работы приготовили растворы:

Раствор №1. 200мл 0,95М раствора H2O2;

Раствор №2. 500мл 0,2N раствора H2SO4;

Раствор №3. 100мл 0,25М раствора аква-комплекса Fe2+.

Условия опытов:

Т,

H2O2

Fe2+

H2SO4

Конц., М

V,мл

Конц., М

V,мл

Конц., М

V,мл

1

25

0,125

6,579

0,0125

2.5

0.01

5

2

25

0,250

13,158

0.0125

2.5

0.01

5

3

25

0,500

26,316

0.0125

2.5

0.01

5

Для расчета будем считать, что реакция

H2O2 H2O+0.5O2

Имеет первый порядок по [H2O2], тогда , где - эффективная константа скорости. , где x- число молей O2, - число молей O2, которое можно получить при полном разложении H2O2. Так как при фиксированных температуре и давлении x пропорцианально объему, то:


Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
54 Kb
Скачали:
0