Разложение пероксида водорода с участием ионов металлов переменной валентности. Козлов Ю.Н - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

оно приводит к изменению концентрации реакционно-способных форм ионов
железа. Наблюдавшаяся в опытах концентрация ионов Fe
2+
соответствует их
квазистационарной концентрации.
На скорость рассматриваемого процесса влияют и ионы металлов
переменной валентности. Так, например, добавки ионов меди могут изменять
скорость процесса и кинетические закономерности для скорости реакции.
Установлено, что ионы меди не участвуют в реакции инициирования, но могут
участвовать как в реакциях продолжения
)9(
)8(
)7(
2
222
.
2
2
22
2
2
.
2
OHFeCuFeOHCu
OHOHCuOHCu
OHCuOHCu
++→+
++→+
++→+
++++
++
+++
так и обрыва
)11(
)10(
2
2
.
22
2
2
.
OHCuHOCu
OHCuOHCu
+→+
+→+
++
++
Совокупность стадий (i, 1÷11) составляет механизм смешанного катализа
разложения Н
2
0
2
в присутствии ионов железа и меди. В зависимости от
экспериментальных условий цикл продолжения цепи будет включать те или
иные стадии, а доминирующей будет, как правило, одна из пяти возможных
реакций обрыва.
Анализ кинетической схемы проводится в предположении, что кон-
центрации переносчиков цепи являются квазистационарными. При этом,
естественно, к числу переносчиков цепи относятся ионы Fe
2+
и Cu
+
, ста-
ционарные концентрации которых много меньше исходных концентраций
ионов Fe
3+
и Сu
2+
.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Задача работы заключается в изучении кинетических закономерностей
стационарной скорости разложения перекиси водорода (экспериментальном
получении зависимостей скорости выделения кислорода от [H
2
O
2
]
0
, [Fe
3+
]
0
,
[Сu
2+
]
0
и [H
+
]), установлении кинетического выражения для зависимости
скорости процесса от начальных концентраций реагентов, определении
доминирующих в условиях экспериментов цикла продолжения цепи и стадии
обрыва. Далее, в зависимости от конкретного задания, рассчитываются
параметры тех или иных стадий процесса.
Начальная стационарная скорость разложения пероксида водорода
определяется валюмометрически по установившейся скорости выделения
кислорода ( ) (2H
2
O
W
2
O
2
→ 2H
2
O + O
2
). Исследования проводятся в диапазоне
изменения концентраций Н
2
O
2
(0,4÷2М), Fe
3+
(2·10
–4
÷ 2·10
–3
М), Сu
2+
(10
–4
÷ 10
–3
6
оно приводит к изменению концентрации реакционно-способных форм ионов
железа. Наблюдавшаяся в опытах концентрация ионов Fe2+ соответствует их
квазистационарной концентрации.
    На скорость рассматриваемого процесса влияют и ионы металлов
переменной валентности. Так, например, добавки ионов меди могут изменять
скорость процесса и кинетические закономерности для скорости реакции.
Установлено, что ионы меди не участвуют в реакции инициирования, но могут
участвовать как в реакциях продолжения
                   .
         Cu 2+ + H O 2 → Cu + + H + + O2                        (7 )
                                     .
         Cu + + H 2 O2 → Cu 2+ + OH + H 2 O                     (8)
         Cu + + FeOH 2+ → Cu 2+ + Fe 2+ + H 2 O                 (9)
так и обрыва
               .
    Cu + + H O 2 → Cu 2+ + H 2 O2                             (10)
           .
    Cu + + O H → Cu 2+ + H 2 O                                (11)
    Совокупность стадий (i, 1÷11) составляет механизм смешанного катализа
разложения Н202 в присутствии ионов железа и меди. В зависимости от
экспериментальных условий цикл продолжения цепи будет включать те или
иные стадии, а доминирующей будет, как правило, одна из пяти возможных
реакций обрыва.
    Анализ кинетической схемы проводится в предположении, что кон-
центрации переносчиков цепи являются квазистационарными. При этом,
естественно, к числу переносчиков цепи относятся ионы Fe2+ и Cu+, ста-
ционарные концентрации которых много меньше исходных концентраций
ионов Fe3+ и Сu2+.

                        МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
    Задача работы заключается в изучении кинетических закономерностей
стационарной скорости разложения перекиси водорода (экспериментальном
получении зависимостей скорости выделения кислорода от [H2O2]0, [Fe3+]0,
[Сu2+]0 и [H+]), установлении кинетического выражения для зависимости
скорости процесса от начальных концентраций реагентов, определении
доминирующих в условиях экспериментов цикла продолжения цепи и стадии
обрыва. Далее, в зависимости от конкретного задания, рассчитываются
параметры тех или иных стадий процесса.
    Начальная стационарная скорость разложения пероксида водорода
определяется валюмометрически по установившейся скорости выделения
кислорода ( WO2 ) (2H2O2 → 2H2O + O2). Исследования проводятся в диапазоне
изменения концентраций Н2O2 (0,4÷2М), Fe3+(2·10–4 ÷ 2·10–3 М), Сu2+(10–4 ÷ 10–3


                                           6

Страницы