实验七 过氧化氢分解热的测定

【实验目的】

1、了解测定反应热效应的一般原理和方法；2、学习温度计、秒表的使用；

3、学习简单的作图方法

【实验原理】 H2O2 (l)====H2O + 1/2O2

但在常温和无催化活性杂质下， H2O2 相当稳定

本实验以二氧化锰为催化剂，用保温杯式简易量热计测定其稀溶液的催化分解热效应。

在一般的测定实验中，溶液的浓度很稀，近似的 Caq≈Csolv, maq≈msolv ，

量热计的热容 : C==Caqmaq+Cp≈Csolv msolv +Cp ，

（ Cp 为量热计装置的热容）。

本实验中采用稀的过氧化氢水溶液，因此 :

C==cH2OmH2O +Cp, cH2O=4.184J.g-1.K-1,

mH2O≈VH2O.

Cp 测定：往盛有质量为 m 的水（温度为 T1 ）的量热计装置中，迅速加入相同质量的热水（温度为T2 ），测得混合后的水温 T3 ，则 :

热水失热＝ cH2OmH2O(T2-T3)

冷水得热＝ cH2OmH2O(T3-T1)

量热计装置得热＝ (T3-T1)Cp

根据热平衡得到： cH2OmH2O(T2-T3)== cH2OmH2O(T3-T1) + (T3-T1)Cp

Cp== cH2OmH2O(T2+T1-2T3)/(T3-T1)

因为简易量热计并非绝热体系，测温度变化时会碰到下述问题，即：

当冷水温度正在上升时，体系和环境已发生了热量交换，这就不能观测到最大的温度变化。

此误差可用外推作图法消除，即根据实验所测得的数据，以温度对时间作图，在所得各点间作一最佳直线，延长直线与纵轴相交，交点即为体系上升的最高温度。

如简易量热计的隔热性能好，在温度升到最高点时，数分钟内不下降，可不用外推作图法。

分解热的计算：量热计吸收的总热量 :

Q==Cp(T’2-T’1) + cH2O2m H2O2(T’2-T’1)

由于稀的过氧化氢水溶液的密度和比热容近似与水的相等，因此 :

cH2O2 （ aq ）≈ cH2O=4.184J.g-1.K-1

m H2O2≈V H2O2 （ aq ） Q==Cp T+4.184 V⊿ H2O2 （ aq ）⊿ T

⊿H== -Q/ cH2O2 V H2O2/1000 ==

(Cp+4.184 V H2O2 （ aq ） ) T.1000/ c⊿ H2O2 V H2O2

cH2O2 为浓度。

【实验内容】1、测定量热计装置的热容 Cp：

测冷水温度 T1，热水温度 T2，混合后的水温 T3;

2、每 10秒记录一次温度，三次后，隔 20秒记录一次，直到体系温度不再变化或等速下降为止，记录混合后的最高水温 T3。

否则就需用外推作图法求出混合后的最高温度。3、测定过氧化氢稀溶液的分解热⊿ H： 测反应前过 T’2氧化氢稀溶液的温度 T’1，迅速

加入二氧化锰，塞好塞子，并摇动保温杯，同时记录时间，每隔 10秒记录一次；

当温度升到最高点时，记录此时的温度 T’2 ，以

后隔 20 秒记录一次温度，如在 3 分种内不变， T’2 即

可视为反应达到的最高温度，否则就需用外推作图法求出反应达到的最高温度 T’2 。

【数据记录和处理】 P115-116 表 过氧化氢稀溶液的分解热⊿ H 理论值＝ 98kJ/mol,

实验值与理论值的相对百分误差应在 10 ％以内。