关于此实验
组装氧气收集装置，启动分解反应，并比较气体的量和纯度。导气管中原有的空气会降低第一份样品的纯度。弃去这部分气体可提高后续样品的纯度，但在水上收集的气体仍包含水蒸气。
学习目标
- 将过氧化氢的消耗量与过氧化氢和氧气的 2:1 摩尔比联系起来。
- 区分气体体积、转化率和氧气纯度。
- 探究吹扫和大气压如何改变收集到的样品。
使用方法
- 1连接收集装置，将导气管内的初始空气保持为 10 mL，并在不弃去第一份气体的情况下进行收集。
- 2开始一次新的实验，弃去 20 mL 气体，并比较相同反应时间后的纯度。
- 3提高催化剂活性，并比较达到相同转化率所需的时间，而不是比较最终的化学计量产率。
- 4改变压力，再次收集，并记录湿体积、剩余过氧化氢量和样品纯度。
模型
假设
- 反应为 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂。其一级反应速率常数为所选催化剂活性的每秒 0.035 倍；这是预设的教学速率，并非通过实验校准得出的数值。
- 所有气体均视为在 298.15 K 下的理想气体。收集到的气体被水蒸气饱和，水蒸气分压固定为 3.17 kPa。不考虑静水压和溶解氧。
- 初始导气管中的气体含有 21% 的氧气，并在吹扫过程中完全混合。集气器开始时装满水。集气器断开时无法留存生成的气体。
在课堂上试试这个实验
- Q1为什么收集到的体积更大，氧气比例却可能更低？
- Q2为什么催化剂会改变随时间变化的曲线，却不改变过氧化氢与氧气的化学计量关系？
常见问题
为什么长时间吹扫后，纯度仍低于 100%？
湿样中仍含有水蒸气，而且有限的吹扫可能会残留少量初始管路空气。
活性设置指定的是实际的催化剂配方吗？
不是。它是用于比较曲线的归一化速率倍率，并非测得的催化剂用量或制备规程。