Numer ćwiczenia:
11 |
Temat ćwiczenia:
Katalityczny rozkład wody utlenionej
|
Data wykonania doświadczenia:12.05.09r. |
|
|
Data oddania sprawozdania:19.05.09r. |
Grupa: C2 |
Imię i nazwisko: Katarzyna Sarnek
|
Nazwisko sprawdzającego: dr B. Gzyl-Malcher |
Uwagi: |
Ocena:
|
1. Cel doświadczenia:
Celem przeprowadzonego doświadczenia było określenie zależności między szybkością reakcji rozkładu wody utlenionej a ilością dodanego katalizatora oraz zbadanie wpływu stężenia katalizatora na szybkość tej reakcji.
2. Przebieg doświadczenia:
Wykonanie:
● Przygotowano 50 cm3 3% roztworu H2O2 przez 10-krotne rozcieńczenie 5 cm 3 30% roztworu H2O2.
● Do 4 erlenmayerek wlano po 150 cm3 wody destylowanej, 50 cm3 buforu boranowego oraz 5 cm3 wcześniej przygotowanego 5 % roztworu H2O2.
● Do 3 erlenmayerek dodano kolejno po 2, 5 i 8 cm3 0,02M roztworu KMnO4
● Natomiast do 4 erlenmayerki dodano 5 cm3 wody destylowanej.
● W chwili dodania KMnO4 do roztworów zaczęto mierzyć czas.
● Po odpowiednim czasie pobierano z erlenmayerek próbki o objętości 5 cm3, dodawano 2 cm3 kwasu i nadal notowano czas.
● Każdą z próbek miareczkowana 0,02 M roztworem KMnO4.
3. Zestawienie wyników:
Tabela 1. Wyniki miareczkowania dla roztworu a, bez dodatku katalizatora.
t [s] |
V [cm3] |
ln V |
1110 |
5,5 |
1,7 |
2310 |
5,3 |
1,7 |
3512 |
5,2 |
1,6 |
4716 |
5,1 |
1,6 |
Tabela 2. Wyniki miareczkowania dla roztworu b, dla objętości katalizatora
V(KMnO4) = 2 cm3.
t [s] |
V [cm3] |
ln V |
605 |
5,5 |
1,7 |
1230 |
5,0 |
1,6 |
1820 |
4,7 |
1,5 |
2420 |
4,6 |
1,5 |
3008 |
4,5 |
1,5 |
3806 |
4,2 |
1,4 |
Tabela 3. Wyniki miareczkowania dla roztworu c, dla objętości katalizatora
V(KMnO4) = 5 cm3.
t [s] |
V [cm3] |
ln V |
300 |
7,2 |
2,0 |
600 |
4,3 |
1,5 |
900 |
3,7 |
1,3 |
1200 |
3,1 |
1,1 |
1500 |
2,8 |
1,0 |
1800 |
2,4 |
0,88 |
2100 |
2,0 |
0,69 |
2400 |
1,7 |
0,53 |
Tabela 4. Wyniki miareczkowania dla roztworu d, dla objętości katalizatora
V(KMnO4) = 8 cm3.
t [s] |
V [cm3] |
ln V |
300 |
5,1 |
1,6 |
600 |
2,4 |
0,88 |
900 |
1,5 |
0,41 |
1200 |
1,0 |
0,00 |
1500 |
0,5 |
-0,69 |
1800 |
0,2 |
-1,6 |
gdzie:
V - objętość roztworu KMnO4 zużyta do miareczkowania próbek.
4.Opracowanie wyników:
Wykresy zależności ln V = f (t)
Wykresy sporządzono na podstawie wyników zawartych w tabelach 1- 4.
Wykres 1. Zależność ln V = f(t) dla roztworu a.
Wykres 2. Zależność ln V = f(t) dla roztworu b.
Wykres 3. Zależność ln V = f(t) dla roztworu c.
Wykres 4. Zależność ln V = f(t) dla roztworu d.
Powyższe wykresy wykazują prostoliniowy przebieg. Wynika z tego że zależność lnV od czasu dla katalitycznego rozkładu wody utlenionej jest reakcją I rzędu.
Całkowa postać równania kinetycznego rzędu I ma postać:
gdzie:
co - stężenie początkowe substratów
c - stężenie produktów w chwili t
Przyjęto, że stężenie jest proporcjonalne do objętości:
zatem można zapisać postać całkową równania kinetycznego I rzędu jako:
.
Korzystając z równań prostej dopasowanej do punktów na wykresie wyznaczono stałą szybkości k reakcji, którą stanowi współczynnik kierunkowy każdej prostej równy (-k).
Wyniki obliczeń zebrano w tabeli 5.
Tabela 5. Wartości stałych szybkości dla reakcji rozkładu H2O2 dla roztworów a - d.
Roztwór |
k [s-1] |
a |
2,0∙10-5 |
b |
7,6∙10-5 |
c |
6,1∙10-4 |
d |
2,0∙10-3 |
Wykres zależności szybkości reakcji od ilości katalizatora
Wykres sporządzono na podstawie wyników zamieszczonych w tabeli 5
Wykres 5. Zależność stałej szybkości reakcji od objętości katalizatora w układzie reakcyjnym.
5. Dyskusja wyników:
W wyniku przeprowadzonego doświadczenia zbadano: zależność między szybkością reakcji rozkładu wody utlenionej a ilością dodanego katalizatora oraz wpływ stężenia katalizatora na szybkość tej reakcji.
Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono że stała szybkości reakcji zależy od ilości dodanego katalizatora, im więcej dodanego katalizatora tym reakcja przebiega szybciej. Analizując otrzymany wykres zależności stałej szybkości reakcji od ilości katalizatora stwierdzono, że stała szybkości reakcji jest liniową funkcją stężenia katalizatora co jest potwierdzeniem słuszności równania Ostwalda.
Wyniki otrzymane w sprawozdaniu są obarczone pewnym błędem, który może być spowodowany: nieprawidłowym pomiarem czasu pomiędzy kolejnymi miareczkowaniami, błędnym odczytem ilości użytego titranta podczas miareczkowania, czy też przemiareczkowaniem roztworu, które mogło nastąpić w wyniku bardzo szybkiego wykonywania miareczkowania.
Ponadto należy również wziąć pod uwagę błędy związane z odczytem ilości użytego titranta tj. błąd paralaksy, błąd kropli, błąd spływu.
.
.