Опыт 1. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ можно изучить, используя реакцию тиосульфата натрия с раствором серной кислоты. При подкислении раствора тиосульфата натрия протекают следующие реакции:

Реакция (1) протекает практически мгновенно, являясь реакцией ионного обмена. Следовательно, скорость всего процесса определяется скоростью наиболее медленной реакции разложения тиосерной кислоты (2). Для мономолекулярной реакции (2) ее средняя скорость составляет

В соответствии с законом действующих масс скорость должна линейно зависеть от концентрации:

Опыт основывается на следующем: разложение тиосерной кислоты сопровождается выделением эквивалентного количества серы. Скорость реакции можно оценить, измеряя время от момента сливания растворов тиосульфата натрия и серной кислоты до появления суспензии серы. Одинаковая плотность суспензии серы свидетельствует об одинаковом изменении концентрации тиосерной кислоты  (при условии равенства объемов ее растворов во всех экспериментах). Следовательно, значение  независимо от концентрации реагентов будет одним и тем же, а время достижения этого значения – различным. Промежуток времени τ обратно пропорционален скорости реакции V. Поэтому величину  назовем относительной средней скоростью реакции.

В три конические колбы с помощью мерных цилиндров налейте необходимое количество раствора тиосульфата натрия и воды в соответствии с данными таблицы:

№ колбы	Объем раствора, мл			Концентрация H2S2О3, моль/л	Время исчезновения рисунка τ , с
	Na2S2O3	Н2О	H2SО4
1	30	0	10
2	20	10	10
3	10	20	10

Отмерьте с помощью мерного цилиндра, соблюдая необходимые предосторожности, принятые при работе с кислотами, 10 мл раствора серной кислоты. Поставьте колбу с раствором тиосульфата натрия на рисунок сетки. Влейте серную кислоту в колбу. Одновременно начните отсчет времени по секундомеру, наблюдая сверху за раствором. Момент исчезновения видимого рисунка сетки – конец измерений. Сразу же вылейте раствор из колбы и ополосните ее. Точно так же проделайте опыты с растворами в колбах 2 и 3. Данные опыта занесите в таблицу.

 

Опыт 2. Влияние концентрации реагирующих веществ на смещение химического равновесия

В четыре конические пробирки внесите по 5 – 7 капель растворов хлорида железа (III) и роданида калия (или аммония). Раствор перемешайте, встряхивая пробирки, и поставьте в штатив. Одну пробирку с полученным раствором сохраните в качестве контрольной. В остальные пробирки добавьте следующие реактивы: в первую – 1 каплю насыщенного раствора хлорида железа (III), во вторую – 1 каплю насыщенного раствора роданида калия (или аммония), в третью – сухого хлорида калия (или аммония). Сравните интенсивность окраски полученных растворов с эталонной окраской контрольной пробирки. На основании проведенного сравнения сделайте выводы о направлении смещения химического равновесия.

 

Обработка результатов эксперимента

Опыт 1

Рассчитайте молярную концентрацию тиосерной кислоты, образующейся при сливании растворов тиосульфата натрия с серной кислотой в колбах 1, 2, 3.

Рассчитайте относительную среднюю скорость реакции в колбах 1, 2, 3.

Постройте график , используя экспериментальные данные. При построении графика следует помнить:

а) график отражает линейную зависимость: от ;

б) его нельзя строить по двум экспериментальным точкам;

в) прямая должна проходить через начало координат.

 

Опыт 2

При взаимодействии растворов хлорида железа (III) и роданида калия происходит реакция, которую можно описать следующим сокращенным ионным уравнением:

Характерная красная окраска принадлежит в растворе ионам  или продуктам их частичного распада. С учетом сказанного сделайте следующее:

1. Отметьте, как изменяется интенсивность окраски растворов по сравнению с окраской раствора в контрольной пробирке.

2. Укажите, в каком направлении смещается равновесие при добавлении: а) хлорида железа (III); б) роданида калия, (или аммония); в) хлорида калия (или аммония).

3. Напишите выражение константы равновесия, основываясь на сокращенном ионном уравнении протекающей реакции.

 

Контрольные вопросы

1. Что подразумевается под понятием «скорость химической реакции»?

2. Закон действующих масс для гомогенных и гетерогенных систем.

3. Принцип Ле-Шателье.

4. Напишите выражения для константы равновесия гетерогенной и гомогенной реакции на любых примерах.

5. Перечислите факторы, влияющие на величину константы скорости реакции.

6. Как изменится скорость прямой и обратной реакции системе С(графит) + СО₂(г) ↔ 2СО(г) при повышении давления в 2 раза?

7. Напишите математическое выражение правила Вант-Гоффа, отражающего зависимость скорости реакции от температуры.

8. Что такое катализатор, и какие виды катализа вы знаете?

9. Вычислите, как изменилась скорость реакции между уксусной кислотой и этиловым спиртом при постоянной температуре, если их исходные концентрации составляли 0, 7 моль/л, а через некоторое время стали равными0, 05 моль/л.

10. Укажите, как нужно изменить температуру, давление и концентрацию реагентов, чтобы увеличить выход хлора в системе: 4HCl(г) + O₂(г) ↔ 2H₂O(г) + Cl₂(г), .

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: