Экспериментальная часть

Цель работы: Экспериментально исследовать влияние концентрации на скорость химической реакции.

Опыт 1. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции в гомогенной системе.

Взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой протекает по уравнению:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S¯ +SO₂ + H₂O

Приготовьте три раствора тиосульфата натрия различной концентрации. Для этого в три пробирки внесите: в первую – 4 капли 1н раствора тиосульфата натрия и 8 капель воды, вторую – 8 капель 0,5М раствора тиосульфата натрия и 4 капли воды, в третью – 12 капель 0,5М раствора тиосульфата натрия. Содержимое пробирок перемешайте стеклянной палочкой.

Таким образом, в одинаковых объемах полученных растворов будет содержаться различное число молей тиосульфата натрия:

С_моль/л – концентрация тиосульфата натрия в пробирке 1,

2С_моль/л – концентрация тиосульфата натрия в пробирке 2,

3С_моль/л – концентрация тиосульфата натрия в пробирке 3.

В пробирку 1 добавьте одну каплю 1М раствора серной кислоты, раствор перемешайте, чтобы реакция шла по всему объему раствора. По секундомеру или по секундной стрелке наручных часов измерьте время от момента добавления кислоты до появления в растворе первоначального помутнения, которое легче всего заметить на темном фоне. Аналогичный опыт проделайте в пробирке 2, а затем в пробирке 3. Данные опытов занесите в таблицу:

№ пробирки	Число капель 0,5М раствора Na2S2O3	Число капель воды	Число капель серной кислоты	Условная концент- рация С, моль/л	Время течения реакции t, с	Скорость реакции в условных единицах υ = 1/100, с ^-1
				1С
				2С
		-		3С

Форма оформления лабораторного отчета приведена в приложении 1,2.

Начертите график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Для этого на оси абсцисс, в произвольном масштабе отложите значения условных концентраций тиосульфата натрия, на оси ординат – значения единиц масштаба скорости реакции в условных единицах. Подберите единицы масштаба таким образом, чтобы зависимость (с), по возможности, находилась посередине координатного угла. Следует отметить, что зависимость (с) выходит из начала координат. Назовите график.

Запишите выражение закона действия масс для реакции взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой. Сделайте вывод о влиянии концентрации тиосульфата натрия на скорость химической реакции.

Опыт 2. Влияние температуры на скорость химической реакции.

а) Внесите в две пробирки по 5 капель 0,1М раствора перманганата калия, добавьте в них 5 капель 1М раствора серной кислоты и по 10 капель воды. Одну из пробирок поместите в водяную баню и нагрейте. Затем в обе пробирки добавьте немного твердой щавелевой кислоты и перемешайте растворы. Измерьте по секундомеру или часам с секундной стрелкой время протекания реакции в обоих случаях. Реакция между реагирующими веществами выражается уравнением:

2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 10CO₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

Напишите математическое выражение правила Вант-Гоффа. Сделайте вывод о влиянии температуры на скорость химической реакции.

б) Реакция между тиосульфатом натрия и серной кислотой выражается уравнением:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S + SO₂ + H₂O

В две пробирки внесите по 8 капель 0,5М раствора тиосульфата натрия и 16 капель воды. Одну из пробирок опустите на несколько минут в стакан с горячей водой. Добавьте в обе пробирки по 1 капле 1М раствора серной кислоты. Измерьте по секундомеру или часам с секундной стрелкой время течения реакции от момента добавления кислоты до появления в растворе первоначального помутнения, которое легче всего заметить на темном фоне.

Напишите математическое выражение правила Вант-Гоффа. Сделайте вывод о влиянии температуры на скорость химической реакции.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что изучает химическая кинетика?

2. Что называется скоростью химической реакции, какие факторы влияют на скорость реакции?

3. Напишите выражение скорости химических реакций:

а) 2NO_(г) + O_2(г) = 2NO_2(г)

б) C_(тв) + H₂O_(г) = H_2(г) + CO_(г)

в) 2Al_(тв) + 6HCl_(р-р) = 2AlCl_3(р-р) + 3H_2(г)

г) Fe₂O_3(тв) + 3CO_(г) = Fe_(тв)+ СO_2(г)

4. Перечислите факторы, влияющие на скорость химической реакции. В каком случае давление оказывает влияние на скорость реакции?

5. Сформулируйте закон действия масс и напишите математическое выражение закона для реакции, записанной в общем виде: 2А_(г) + В_(г) = А₂В.

6. Почему повышение температуры увеличивает скорость реакции? Что такое энергия активации?

7. Во сколько раз увеличивается скорость реакции, если температура повысится на 40^оС? Температурный коэффициент равен 2.

8. Во сколько раз следует увеличить давление в системе 2NO + O₂ = 2NO₂, чтобы скорость образования NO₂ возросла в 1000 раз?

9. Почему присутствие катализатора меняет скорость реакции?

Таблица вариантов

Варианты	Опыты	Контрольные вопросы
Для специальностей химического профиля	Для специальностей нехимического профиля
I, IV II, V III, VI	1, 2а 1, 2б 1, 2а		1, 3a, 5 2, 3б, 4 6, 2в, 7

Дата добавления: 2015-11-14