Ход работы. Характеризуемое уравнение реакции имеет следующий вид:

Задание 1

Определение порядка реакции по H2O2 и константы скорости реакции k1

Характеризуемое уравнение реакции имеет следующий вид:

2KJ + H₂O₂ + H₂SO₄ = J₂ + 2H₂O + K₂SO₄

Определить порядок реакции по H₂O₂ и константу скорости реакции k ₁

1. Подготовить к работе бюретку и заполнить ее 0,05 М раствором Na₂S₂O₃.

2. В колбу налить:

а) 40 мл 0,075 М раствора KJ (отмерить цилиндром);

б) 60 мл дистиллированной воды (отмерить цилиндром);

в) 5 мл 1 М H₂SO₄ (отмерить пипеткой);

г) 1 мл 1% раствора крахмала (отмерить пипеткой);

д) 1 мл 0,05 М раствора Na₂S₂O₃ (из бюретки).

3. Добавить в колбу 10 мл 0,05 М раствора H₂O₂ (отмерить цилиндром).

4. В момент появления синей окраски включить секундомер и быстро добавить в колбу из бюретки еще 1 мл 0,05 М раствора Na₂S₂O₃. Перемешать раствор до прозрачного состояния и ждать следующего появления синей окраски.

5. Записать время появления синей окраски, не выключая секундомер, и снова добавить в колбу из бюретки еще 1 мл 0,05 М раствора Na₂S₂O₃. Перемешать раствор до прозрачного состояния и ждать следующего появления синей окраски.

6. Операцию повторить еще три раза до расходования 6 мл Na₂S₂O₃ (по делению на бюретке).

7. Выключить секундомер.

8. Добавить в колбу 4 капли 0,1 М раствора (NH₄)₂MoO₄ (катализатор) и выделившийся йод оттитровать раствором Na₂S₂O₃ до исчезновения окраски.

9. Записать общий объем Na₂S₂O₃ (V _общ.).

Количество Na₂S₂O₃, содержащееся в этом объеме, эквивалентно общему количеству H₂O₂, взятому для проведения опыта.

Реакция окисления J^¯-иона в начальный момент времени (t ₁ = 0) протекала при концентрации H₂O₂, пропорциональной объему Na₂S₂O₃, равному (V ₀ – 1) = (V _общ. – 1), т.е. момент первого синего окрашивания принимается за начало опыта. К моменту t ₂ прореагировало количество H₂O₂, эквивалентное содержанию Na₂S₂O₃ в 1 мл его раствора, оставшаяся концентрация H₂O₂ пропорциональна объему Na₂S₂O₃ (V ₀ – 2) = (V _общ. – 2). В последующие времена появления синей окраски в колбе соответствуют концентрациям H₂O₂ пропорциональным объемам (V ₀ – n), где n – число мл раствора Na₂S₂O₃, добавленного и прореагировавшего к соответствующему моменту времени.

10. Полученные данные внесите в таблицу 1.

Таблица 1

Na2S2O3 n, мл	Время от начала опыта	Na2S2O3 V общ., мл	V 0 – n, мл	V 0–1 —— V 0–n	V 0–1 lg —— V 0–n	2,303 —— t мин^-1	2,303 V 0-1 k 1 = —— ∙ lg —— t V 0-n, мин^-1
мин, сек	мин
						-	-	-

Подставляя в уравнение для реакции первого порядка вместо С₀/С отношение пропорциональных С ₀ и С величин V ₀-1 и V ₀-n получим следующее уравнение для расчета константы скорости химической реакции первого порядка:

2,303 V ₀–1

k ₁ = —— ∙ lg ——

t V ₀–n

При тщательной работе разница в найденных для каждого промежутка времени значений константы не должна превышать несколько десятитысячных. Это указывает на первый порядок реакции по H2O2.

Задание 2

Определение константы скорости реакции по J^¯- иону и порядка реакции по J^¯- иону

Для выполнения задания необходимо провести опыты, в которых изменяется концентрация KJ в реакционной смеси и получить зависимость константы скорости реакции окисления k ₁ от концентрации ионов J^¯. Работа выполняется так же, как в задании 1, но изменяются объемы KJ и H₂O:

Таблица 2.

№ опыта	V (KJ), мл	V (H2O), мл
1.
2.
3.
4.

1. Рассчитать концентрацию [KJ] = [KJ]_кон. в реакционной смеси с учетом разбавления по формуле:

[KJ]_исх. ∙ V (KJ)

[KJ]_кон. = ——————

V ’_общ.

V ’_общ. = V (H₂O) + V (KJ) + V (H₂O₂) + V (H₂SO₄) + V (крахмала)

2. Определить k₂ = k₁ / [KI] и k₃ = k₁ / [KI]² – константы второго и третьего порядка, [KI] = [KI]_кон.

3. Заполнить таблицу 3.

Таблица 3

№ опыта	[J^¯], М	k1, мин^-1	k2, мин^-1М^-1	k3, мин^-1М^-2
1.
2.
3.
4.

Путем подбора определяем порядок реакции. Если значения констант k₂ будут близки, то порядок реакции по I^--иону – второй. Если значения констант k₃ будут близки, то порядок реакции по I^--иону – третий. Такой метод получил название метода подстановки.

Дата добавления: 2015-07-11