この実験について
酸素回収装置を組み立て、分解反応を開始し、気体の量と純度を比較します。導管内に最初からある空気により、最初の試料の純度は低くなります。その気体を捨てると後の試料の純度は上がりますが、水上で回収した気体には水蒸気が含まれたままです。
学習目標
- 過酸化水素の消費量を、過酸化水素と酸素のモル比が2対1であることに関連付けます。
- 気体の体積、反応率、酸素純度を区別します。
- パージと大気圧が回収試料にどのような影響を与えるかを調べます。
使い方
- 1回収装置を接続し、導管内の初期空気を10 mLに保ち、最初の気体を捨てずに回収します。
- 2新たな試行を開始し、20 mLを捨てて、同じ反応時間後の純度を比較します。
- 3触媒活性を高め、最終的な化学量論的収量ではなく、同じ反応率に達するまでの時間を比較します。
- 4圧力を変え、再び回収して、湿潤体積、残存過酸化水素量、試料純度を記録します。
モデル
前提条件
- 反応は 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ です。一次反応速度定数は、選択した触媒活性の 0.035 倍毎秒であり、実験による較正値ではなく、教育用に定められた反応速度です。
- すべての気体は 298.15 K で理想気体として扱います。回収された気体は、固定された分圧 3.17 kPa の水蒸気で飽和しています。静水圧と溶存酸素は考慮しません。
- 初期の送気管内の気体には酸素が 21 パーセント含まれており、フラッシング中は完全に混合されます。回収器は水で満たされた状態で開始します。回収器が接続されていない場合、生成した気体を保持できません。
授業で試してみましょう
- Q1回収量が多いのに、酸素の割合が低くなることがあるのはなぜですか？
- Q2触媒によって時間経過に伴う曲線が変わるのに、過酸化水素と酸素の化学量論比が変わらないのはなぜですか？
よくある質問
長時間パージした後でも純度が 100 パーセント未満なのはなぜですか？
湿潤サンプルには依然として水蒸気が含まれており、パージが有限であれば、初期のチューブ内空気が少量残る場合があります。
活性の設定は、実際の触媒配合を指定していますか？
いいえ。曲線を比較するための正規化された速度倍率であり、測定された触媒量や調製手順ではありません。