2013/2014 LABORATORIUM Z CHEMII FIZYCZNEJ
Ćwiczenie nr 8 Katalityczny rozkład wody utlenionej
WIMiC
SZANIAWSKA Anna
Technologia Chemiczna
SZCZYGIEA
Przemysław
II rok
ÅšWIERCZEK Aleksandra
6/E
Data oddania
Data zajęć Oceny (pkt) dr inż. Jarosław D
BEK
sprawozdania
Kolokwium
Wtorek 14 IV 2014
5.05.2014 Praktyka
12:30  17:00
Sprawozdanie
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej szybkości reakcji rozkładu wody H O w obecności
2 2
różnych ilości katalizatora (MnO ) oraz w roztworze bez katalizatora.
2
Wykonanie ćwiczenia:
a) Przygotowanie roztworu boranowego (180 cm3 H BO + 20 cm3 Na B O )
3 3 2 4 7
b) Przygotowanie roztworu H O (rozcieńczenie 5 krotnie perhydrolu)
2 2
c) Przygotowanie badanych roztworów
d) Badanie szybkości rozpadu wody utlenionej poprzez miareczkowanie jej 0,02M KMnO
4
5 H O2+2 KMnO +3 H SO4 MnSO4+K SO4+H O+5 O2
2 4 2 2 2
nw.utlenionej V p=0,01 dm3
cw.utlenionej=
mol
V
p
cm=0,02
nw.utlenionej=2,5Å"cmÅ"V
dm3
V  objętość próbki [dm3] ; c  stężenie titrantu [mol/dm3] ; V  objętość titrantu [dm3]
p m
ROZTWÓR I
150 cm3 wody destylowanej
50 cm3 buforu boranowego
5 cm3 wody utlenionej
10 cm3 katalizatora
t [s] V KMnO [cm3] c H O [mol/dm3] ln V KMnO
4 2 2 4
0 6,9 0,0055 1,9315
300 6,9 0,0055 1,9315
600 6,0 0,0048 1,7918
900 5,5 0,0044 1,7047
1200 4,8 0,0038 1,5686
1500 4,0 0,0032 1,3863
1800 3,5 0,0028 1,2528
3000 1,4 0,0011 0,3365
ROZTWÓR II
150 cm3 wody destylowanej
50 cm3 buforu boranowego
5 cm3 wody utlenionej
8 cm3 katalizatora
t [s] V KMnO [cm3] c H O [mol/dm3] ln V KMnO
4 2 2 4
0 7,8 0,0062 2,0541
300 7,4 0,0059 2,0015
600 7,1 0,0057 1,9601
900 6,6 0,0053 1,8871
1200 6,4 0,0051 1,8563
1500 6,0 0,0048 1,7918
1800 6,0 0,0048 1,7918
ROZTWÓR III
150 cm3 wody destylowanej
50 cm3 buforu boranowego
5 cm3 wody utlenionej
5 cm3 katalizatora
t [s] V KMnO [cm3] c H O [mol/dm3] ln V KMnO
4 2 2 4
0 6,7 0,0054 1,9021
600 6,3 0,0050 1,8405
1200 6,6 0,0053 1,8871
1800 6,2 0,0050 1,8245
2400 6,1 0,0049 1,8083
3000 6,7 0,0054 1,9021
3600 6,6 0,0053 1,8871
4200 6,5 0,0052 1,8718
4800 6,3 0,0050 1,8405
5400 6,1 0,0049 1,8083
ROZTWÓR IV
150+5 cm3 wody destylowanej
50 cm3 buforu boranowego
5 cm3 wody utlenionej
0 cm3 katalizatora
t [s] V KMnO [cm3] c H O [mol/dm3] ln V KMnO
4 2 2 4
0 11,3 0,0090 2,4248
1200 11,1 0,0089 2,4069
2400 10,9 0,0087 2,3888
3600 10,8 0,0086 2,3795
4800 11,5 0,0092 2,4423
6000 11,2 0,0090 2,4159
7200 11,3 0,0090 2,4248
V
t
ln =kÅ"t
V
0
ln V =ln V -kÅ"t
t 0
Równanie doprowadzamy do postaci równania liniowego gdzie a = -k. Do obliczeń korzystamy
z funkcji wbudowanej w OpenOffice.org  regresja liniowa (REGLINP).
Nr roztworu V . [cm3] a u(a) k [1/s] u(k)
kat
I 10 -5,37 · 10-4 4,95 · 10-5 5,37 · 10-4 4,95 · 10-5
II 8 -1,56 · 10-4 1,12 · 10-5 1,56 · 10-4 1,12 · 10-5
III 5 -6,46 · 10-6 6,86 · 10-6 6,46 · 10-6 6,86 · 10-6
IV 0 2,67 · 10-6 3,70 · 10-6 -2,67 · 10-6 3,70 · 10-6
Dla roztworu IV reakcja biegnie tak wolno, że wg naszego doświadczenia stała szybkości ma wartość
ujemną. Do dalszych obliczeń brany pod uwagę będzie moduł z tej wartości.
Wg Ostwalda zależność stałej szybkości od objętości katalizatora jest funkcją liniową, w celu
sprawdzenie tego stwierdzenia wykonano wykres k = f(V ).
kat.
Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia nie można stwierdzić słuszności równania Ostwalda,
gdyż poszczególne punkty nie tworzą krzywej prostoliniowej.
Czas połowicznej przemiany :
Ä=ln2
k
Nr roztworu V . [cm3] k [1/s] Ä [s]
kat
I 10 5,37 · 10-4 1291
II 8 1,56 · 10-4 4443
III 5 6,46 · 10-6 107298
IV 0 2,67 · 10-6 259606
Na podstawie powyższego wykresu można stwierdzić istnienie proporcjonalności pomiędzy stężeniem
wody utlenionej a zużytą objętością titrantu przy miareczkowaniu.
Wnioski:
Doświadczenia wykazało wpływ katalizatora na szybkość reakcji rozpadu wody utlenionej.
Przeprowadzone próby nie wskazały słuszności równania Ostwalda, gdyż zależność stałych szybkości
otrzymanych doświadczalnie nie zależą liniowo od ilości dodanego katalizatora. Odstępstwo to może
wynikać z małej ilości przeprowadzonych prób oraz z powodu błędów, które mogły przytrafić się w
trakcie wykonywania prób i pomiarów  niepowtarzalne miareczkowania, błędy ludzkie oraz błędy
przy określaniu czasu.
Naszym zdaniem istotny wpływ miało użycie trzeciej biurety, która nie jest zainstalowana na stałe w
laboratorium. Pomiary wykonane przy jej pomocy szybko ciemniały.