【実験】過酸化水素の分解速度測定実験

FeCl3が無ければ二酸化マンガンでも良いですが、二酸化マンガンは溶液中に均一に広がらないため反応にムラが生じます。

次ん反応が起こります。

本来ならばメスシリンダー内の水面が水槽の水面と一致していなければなりませんが、この実験では難しいです（どんどん気体が溜まっていきますからね）。メスシリンダー内の水面が水槽の水面よりも高い場合は、メスシリンダー内の気体の体積は実際よりも大きくなります。しかし、今回の実験ではあまりにも微量の変化なので無視します。

室温と大気圧から気体の状態方程式PV=nRTに当てはめて酸素の体積を求めましょう。なおメスシリンダー内には水蒸気が存在するため、その分も考慮して計算しましょう。

大気圧 ＝ メスシリンダー内（水の蒸気圧＋酸素の分圧）

酸素の物質量がわかれば、分解されたH₂O₂の物質量を計算することができます。酸素の2倍の量ですね。

分解された H₂O₂ の物質量が計算できたら濃度を求めましょう。H₂O₂水溶液の体積（4ml）は変化していないこととして計算しましょう。

縦軸をH₂O₂の濃度、横軸を時間としてグラフを作成しましょう。

反応が始まった直後に一気にH₂O₂が分解していることがわかるね

反応速度v = Δ[H₂O₂] / Δt で求めることができます。

数値で見てみても圧倒的に0～30秒の間の分解速度が速いね。反応速度は一定ではなく、濃度によって変化することがわかったね。

「平均の濃度」はその10秒の「始まりの濃度＋終わりの濃度÷2」で求めることができます。

反応速度は「終わりの濃度 – 始まりの濃度 / 10秒」で求めることができます。

綺麗な比例のグラフになります。つまりH₂O₂の分解速度は次の式で表せることがわかりました。

反応速度式は実験してみなければ求めることができない式だよ。ちなみにkは温度や触媒に依存する比例定数だよ。