關於此實驗
組裝氧氣收集裝置，啟動分解反應，並比較氣體的量和純度。導氣管中原有的空氣會降低第一份樣品的純度。丟棄這部分氣體可提高後續樣品的純度，但在水上收集的氣體仍包含水蒸氣。
學習目標
- 將過氧化氫的消耗量與過氧化氫和氧氣的 2:1 莫耳比連結起來。
- 區分氣體體積、轉化率和氧氣純度。
- 探究吹掃和大氣壓如何改變收集到的樣品。
使用方法
- 1連接收集裝置，將導氣管內的初始空氣維持在 10 mL，並在不丟棄第一份氣體的情況下進行收集。
- 2開始一次新的實驗，丟棄 20 mL 氣體，並比較相同反應時間後的純度。
- 3提高催化劑活性，並比較達到相同轉化率所需的時間，而不是比較最終的化學計量產率。
- 4改變壓力，再次收集，並記錄濕體積、剩餘過氧化氫量和樣品純度。
模型
假設
- 反應為 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂。其一級反應速率常數為所選催化劑活性的每秒 0.035 倍；這是預設的教學速率，並非透過實驗校準得出的數值。
- 所有氣體均視為在 298.15 K 下的理想氣體。收集到的氣體被水蒸氣飽和，水蒸氣分壓固定為 3.17 kPa。不考慮靜水壓和溶解氧。
- 初始導氣管中的氣體含有 21% 的氧氣，並在吹掃過程中完全混合。集氣器開始時裝滿水。集氣器斷開時無法留存生成的氣體。
在課堂上試試這個實驗
- Q1為什麼收集到的體積較大，氧氣比例卻可能較低？
- Q2為什麼催化劑會改變隨時間變化的曲線，卻不改變過氧化氫與氧氣的化學計量關係？
常見問題
為什麼長時間吹掃後，純度仍低於 100%？
濕樣中仍含有水蒸氣，而且有限的吹掃可能會殘留少量初始管路空氣。
活性設定指定的是實際的觸媒配方嗎？
不是。它是用於比較曲線的正規化速率倍率，並非測得的觸媒用量或製備規程。