Bài 7
XÁC TÁC Đ NG TH – PH N NG PHÂN H Y H
2O2
Ả Ứ
Ồ
Ủ
Ể
a c aủ
2O2 là ph n ng b c 1 t ng quát.
2O2 có ion Cu2+ làm xúc tác. ậ
---------------(cid:190) --------------- I. M C ĐÍCH Ụ ủ t , năng l ượ ng ho t hóa E ạ ị ố ậ ố ả ứ ph n ng phân h y H ả ứ ổ o Xác đ nh h ng s v n t c ph n ng k, chu kỳ bán h y ằ ả ư ủ o Ph n ng phân h y H ủ ả ứ II. C S LÝ THUY T
2 + 2H (ch m)ậ
2O2 theo hai giai đo n:ạ • Giai đo n 1: HOOH O • Giai đo n 2: HOOH + 2H 2H
2O (nhanh)
Ơ Ở H2O2 t ự ệ ủ ố ủ ơ ư ạ Ế phân h y và phân h y nhanh h n khi có s hi n c a Pt hay mu i c a các kim ự ủ lo i chuy n ti p nh Cu ế ể ả ứ ủ 2+, Fe3+, Cr3+, Ni2+,… ủ ủ
Ph n ng phân h y c a H ạ ạ H2O2 H2O + O2 V n t c ph n ng đ ả ứ ả ứ ượ ứ ạ ậ
ậ ố H2O2 có b c 1 theo H ậ • Ph ng trình đ ng h c c a ph n ng b c 1 có d ng sau: ủ c xác đ nh căn c vào giai đo n ch m nên ph n ng phân h y ị 2O2 cũng b c 1 t ng quát. ổ ậ ả ứ ọ ủ ươ ậ ạ ộ
*), ta v đ th bi u di n s ph thu c
• T ph ng trình ( ẽ ồ ị ể ễ ụ ụ ộ theo th i gian t và tìm ờ c h s v n t c k. đ ừ ươ ượ ệ ố ậ ố ị ể ồ ị ể ờ ễ ự ụ ề ả i càng gi m nên n ng đ H ể ồ ẩ • Tuy nhiên, ta cũng có th xác đ nh k thong qua đ th bi u di n s ph thu c c a ộ ủ 2O2 càng gi m – phân h y càng nhi u kéo theo ủ ộ 2O2 theo th iờ ồ ả theo t vì th i gian càng lâu thì n ng đ c a H th tích KMnO gian t cũng t l ộ ủ 4 s d ng đ chu n đ H ộ 2O2 còn l ể v i th tích KMnO ử ụ ể ả ứ ờ c chu kỳ bán h y hai nhi ủ ủ ở c giá tr c a h ng s v n t c k ạ 4 đã ph n ng theo th i gian t. ỉ ệ ớ • T ph ọ *), ta tìm đ ng trình đ ng h c ( ượ ộ ừ ươ • Ta th c hi n ph n ng phân h y c a H 2O2 ả ứ ệ ự ư ị ủ ằ t đ T đ xác đ nh năng l ủ t : oC và 40 oC nên tìm t đ 30 ệ ộ ủ t 1 và t 2 và áp d ng công ố ậ ố 1 và k2 cũng nh chu kỳ bán h y ụ ạ ng ho t ượ ể ệ ữ ằ ố ậ ố ệ ộ ị đ ượ th c Arrhenius (liên h gi a h ng s v n t c k theo nhi ứ hóa Ea):
oC và 40 oC)
oC; máy đi u nhi
oC.
2O2 30% cho vào erlen 100 mL ch a s n 19
4 10 % cho
o).
oC (th i đi m t t 30 ờ ệ oC. t đ là 30 ệ ộ ắ ề
2+ làm xúc tác nên
nhi t đ 30 (th c hi n đ ng th i ờ ở ệ ộ ự ậ ệ ề ề t 2 ch n 40 ọ ồ o C : 30 t và ch n 30 ọ ứ ẵ III. TH C HÀNH ự Ự ệ 1. Th c hi n ph n ng ả ứ ở ệ B t máy đi u nhi ệ Dùng pipet 1 mL hút 1 mL dung d ch Hị c c t (dùng pipet 25 mL). Dùng ng đong 10 mL l y 10 mL dung d ch CuSO ướ ấ ố ị ể ề ồ ặ ể ị ộ ẫ ể ể ỗ ợ erlen (ch a h n h p 2 dung d ch) vào b đi u nhi mL n ấ vào erlen 100 mL khác. R i đ t 2 erlen trên vào b đi u nhi Đ yên 2 erlen cho dung d ch trong 2 erlen có nhi Đ n th i đi m (t o + 10) phút, tr n l n 2 erlen v i nhau, l c đ u h n h p và đ ớ ờ oC. ợ ể ế ứ ỗ ể ề ủ ủ ự ệ ả th i đi m 0 là không quan tr ng nh ng c n chính xác các th i đi m sau đó. ư ể ầ ờ
2SO4 10% (dùng ngố
ể ị t 30 ệ ị Do chúng ta kh o sát s phân h y c a H 2O2 có s hi n di n Cu ự ệ ọ ể ờ Đ n th i đi m (t o + 15) phút, dùng pipet 2 mL hút 2 mL dung d ch trong erlen trong ờ oC cho vào erlen 250 mL ch a s n 3 mL dung d ch H ị b đi u nhi ể ề đong). Dung d ch có ứ ẵ 4. ế t 30 ệ ị màu xanh nh tạ c a CuSO ủ
4 0.1 N và cho dung d ch KMnO
4 0.1 –
Ti n hành chu n đ ế ẩ ộ: • Tráng buret 25 mL b ng dung d ch KMnO ằ ị ị ch nh v v ch 0 mL. ề ạ ỉ ở ả ị ể ừ màu xanh ị ể ế ẩ ậ ộ ị
ng trình chu n đ : • Ph • M khóa cho ch y vào erlen đ n khi dung d ch trong erlen chuy n t ế nh tạ sang màu tím nh tạ thì k t thúc quá trình chu n đ . Ghi nh n giá tr th tích dung d ch KMnO4 0.1 N đã dùng là V1 (mL). ẩ ươ ộ
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O o + 15 + 5) phút, dùng pipet 2 mL hút 2 mL dung d ch trong erlen
2SO4 10% (dùng ng đong). 40.1 N đã dùng là V2 (mL).
Đ n th i đi m (t ờ ị ố ị ế ể ề ẩ ặ ế ụ ủ ậ ị ng t ể (đ t trong b đi u nhi t) cho vào erlen ch a s n 3 mL dung d ch H ứ ẵ ệ Ti p t c chu n đ và ghi nh n giá tr th tích c a dung d ch KMnO ị ể ể (to + 15 + 45) phút thì ng ng. Khi đó, ta thu đ đ n th i đi m ờ ộ ươ ự ế ượ c ừ
4 0.1 N (mL)
(to + 15) 11.3 (to + 25) 8 (to + 35) 5.9 (to + 45) 2.8 Làm t b ng s li u sau: ố ệ ả Th i đi m (phút) ể Th tích dd KMnO ờ ể
T b ng s li u, ta v đ ố ệ ừ ả (to + 20) 9.3 ẽ ượ ồ ị ể (to + 30) 6.9 c đ th bi u di n theo th i gian t: ễ ờ
c: ừ ồ ị ạ ượ T đ th , ta ngo i suy tìm đ Suy ra: Chu ký bán h y ủ :
2O2 30% cho vào erlen 100 mL ch a s n 19
4 10 % cho
o).
oC (th i đi m t t 40 ờ ệ oC. t đ là 40 ệ ộ ắ ề
2+ làm xúc tác nên
2SO4 10% (dùng ngố
4 0.1 N và cho dung d ch KMnO
4 0.1 –
o C : 40 ự ả ứ ở 2. Th c hi n ph n ng ệ ứ ẵ Dùng pipet 1 mL hút 1 mL dung d ch Hị c c t (dùng pipet 25 mL). Dùng ng đong 10 mL l y 10 mL dung d ch CuSO ố ướ ấ ị ồ ặ ể ề ể ị ộ ẫ ể ể ỗ ợ erlen (ch a h n h p 2 dung d ch) vào b đi u nhi mL n ấ vào erlen 100 mL khác. R i đ t 2 erlen trên vào b đi u nhi Đ yên 2 erlen cho dung d ch trong 2 erlen có nhi Đ n th i đi m (t o + 10) phút, tr n l n 2 erlen v i nhau, l c đ u h n h p và đ ớ ờ oC. ợ ể ế ứ ỗ ể ề ủ ủ ự ệ ả th i đi m 0 là không quan tr ng nh ng c n chính xác các th i đi m sau đó. ư ể ầ ờ ể ị t 40 ệ ị Do chúng ta kh o sát s phân h y c a H 2O2 có s hi n di n Cu ự ệ ọ ể ờ Đ n th i đi m (t o + 15) phút, dùng pipet 2 mL hút 2 mL dung d ch trong erlen trong ờ oC cho vào erlen 250 mL ch a s n 3 mL dung d ch H ị b đi u nhi ể ề đong). Dung d ch có ứ ẵ 4. màu xanh nh tạ c a CuSO ủ Ti n hành chu n đ ế t 40 ệ ị ế ẩ ộ: • Tráng buret 25 mL b ng dung d ch KMnO ằ ị ị ch nh v v ch 0 mL. ề ạ ỉ ở ả ị ể ừ màu xanh ị ể ế ẩ ậ ộ ị
ng trình chu n đ : • Ph • M khóa cho ch y vào erlen đ n khi dung d ch trong erlen chuy n t ế nh tạ sang màu tím nh tạ thì k t thúc quá trình chu n đ . Ghi nh n giá tr th tích dung d ch KMnO4 0.1 N đã dùng là V1 (mL). ẩ ươ ộ
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
o + 15 + 5) phút, dùng pipet 2 mL hút 2 mL dung d ch trong erlen
2SO4 10% (dùng ng đong). 40.1 N đã dùng là V2 (mL).
Đ n th i đi m (t ờ ị ị ố ể (đ t trong b đi u nhi t) cho vào erlen ch a s n 3 mL dung d ch H ứ ẵ ệ Ti p t c chu n đ và ghi nh n giá tr th tích c a dung d ch KMnO ế ể ề ẩ ặ ế ụ ị ể ủ ậ ộ ị
ng t ươ ự ế đ n th i đi m ờ ể (to + 15 + 45) phút thì ng ng. Khi đó, ta thu đ ừ ượ c
4 0.1 N (mL)
(to + 0) 9.1 (to + 5) 8.7 (to + 10) 5 (to + 15) 4 (to + 20) 3.4 (to + 30) 2.5 Làm t b ng s li u sau: ố ệ ả Th i đi m (phút) ể Th tích dd KMnO ờ ể
T b ng s li u, ta v đ c đ th bi u di n theo th i gian t: ố ệ ừ ả ẽ ượ ồ ị ể ễ ờ
c: ừ ồ ị ượ ạ
T đ th , ta ngo i suy tìm đ Suy ra: Chu kỳ bán h y ủ : = 1.823 (phút)
a:
Áp d ng công th c Arrhenius đ xác đ nh năng l ụ ứ ể ị ượ ng ho t hóa E ạ
