Über dieses Experiment
Bauen Sie einen Versuchsaufbau zur Sauerstoffsammlung auf, starten Sie die Zersetzung und vergleichen Sie die Gasmenge mit seiner Reinheit. Die anfängliche Luft im Ableitungsrohr macht die erste Probe weniger rein. Wird dieses Gas verworfen, verbessert sich die Reinheit der späteren Probe; bei der Sammlung über Wasser bleibt jedoch Wasserdampf Bestandteil des gesammelten Gases.
Lernziele
- Setzen Sie den Verbrauch von Wasserstoffperoxid ins Verhältnis zum Stoffmengenverhältnis von zwei Mol Wasserstoffperoxid zu einem Mol Sauerstoff.
- Unterscheiden Sie zwischen Gasvolumen, Umsatz und Sauerstoffreinheit.
- Untersuchen Sie, wie Spülen und der atmosphärische Druck die gesammelte Probe beeinflussen.
Anleitung
- 1Schließen Sie den Sammler an, belassen Sie 10 mL anfängliche Luft im Rohr und sammeln Sie das Gas, ohne die erste Portion zu verwerfen.
- 2Starten Sie einen neuen Versuch, verwerfen Sie 20 mL und vergleichen Sie die Reinheit nach derselben Reaktionszeit.
- 3Erhöhen Sie die Katalysatoraktivität und vergleichen Sie die Zeit bis zum gleichen Umsatz statt die endgültige stöchiometrische Ausbeute.
- 4Ändern Sie den Druck, sammeln Sie erneut und erfassen Sie das feuchte Volumen, die verbleibende Peroxidmenge und die Probenreinheit.
Das Modell
Annahmen
- Die Reaktion lautet 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂. Ihre Geschwindigkeitskonstante erster Ordnung beträgt 0,035 mal der ausgewählten Katalysatoraktivität pro Sekunde, eine vorgegebene Lehrgröße und keine experimentelle Kalibrierung.
- Alle Gase sind bei 298,15 K ideal. Das gesammelte Gas ist mit Wasserdampf bei einem festen Partialdruck von 3,17 kPa gesättigt. Der hydrostatische Druck und gelöster Sauerstoff werden nicht berücksichtigt.
- Das Gas im Zuleitungsrohr enthält anfangs 21 Prozent Sauerstoff und wird während des Spülens vollständig durchmischt. Der Auffangbehälter ist zu Beginn vollständig mit Wasser gefüllt. Ein abgetrennter Auffangbehälter kann kein erzeugtes Gas zurückhalten.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Warum kann ein größeres gesammeltes Volumen trotzdem einen geringeren Sauerstoffanteil haben?
- Q2Warum verändert ein Katalysator den zeitlichen Verlauf, ohne die Stöchiometrie des Verhältnisses von Peroxid zu Sauerstoff zu verändern?
Häufig gestellte Fragen
Warum liegt die Reinheit auch nach langem Spülen unter 100 Prozent?
Die feuchte Probe enthält weiterhin Wasserdampf, und bei einer begrenzten Spülung kann eine kleine Menge der ursprünglichen Luft im Rohr zurückbleiben.
Gibt die Aktivitätseinstellung ein konkretes Katalysatorrezept vor?
Nein. Sie ist ein normierter Ratenmultiplikator zum Vergleich von Kurven, keine gemessene Katalysatordosis und kein Herstellungsprotokoll.