Экспериментальная часть Опыт № 1: Зависимость скорости гомогенной реакции от концентрации реагирующих веществ

Реактивы и оборудование

1. Раствор тиосульфата натрия.

2. Раствор серной кислоты.

3. Дистилированная вода.

4. Четыре мерные пробирки.

Опыт основан на взаимодействии тиосульфата натрия с серной кислотой

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄  Na₂SO₄ + H₂O + SO₂ + S.

Помутнение раствора в результате выделения коллоидной серы дает возможность установить момент окончания реакции, зафиксировать время ее протекания при разных концентрациях исходных веществ и таким образом определить скорость реакции.

Скорость реакции в нашем опыте выражается в условных единицах (безразмерно) как величина, обратная времени протекания процесса. Так, например, если при концентрации С₁ реакция закончилась за 20 с, а при концентрации С₂ – за 10 с, то скорость первой реакции , а второй. Следовательно,

,

т.е. вторая реакция протекает быстрее, чем первая в 2 раза.

Начертите следующую таблицу, в которую будете заносить данные опытов.

Таблица 4

Зависимость скорости от концентрации растворов

№ пробирки	Объемы, мл		Условная концентрация		Время протекания реакции		Скорость реакции		Сравнение скоростей
	раствора Na2S2O3	H2O
1	1	3	С1	t1
2	2	2	С2	t2
3	4	0	С3	t3

Ход работы

1. В градуированную пробирку налейте 1 мл (одно деление) раствора тиосульфата натрия, приготовленного лаборантами, и перелейте в пробирку с карандашной меткой на стенке. В эту же пробирку добавьте 3 мл воды и 4 мл раствора серной кислоты. Смесь быстро взболтайте и сразу же включите метроном или секундомер.

Поднимите пробирку на уровень глаз на расстоянии около 30 см и поверните ее так, чтобы карандашная черта была на противоположной от глаз стороне. Следите за помутнением раствора. Исчезновение видимости карандашной черты условно примите за окончание реакции. Зафиксируйте в табл. 1 продолжительность реакции t₁.

2. Повторите опыт с концентрацией С₂ , для чего в ту же пробирку, предварительно вымытую, налейте 2 мл раствора тиосульфата натрия, 2 мл воды и 4 мл раствора серной кислоты. Зафиксируйте продолжительность реакции t₂.

3. Проделайте еще один опыт с концентрацией С₃; к 4 мл раствора тиосульфата натрия налейте 4 мл раствора серной кислоты. Время реакции запишите в табл. 1.

4. Вычислите условные скорости реакций, соответствующие каждой концентрации тиосульфата натрия. Для этого разделите единицу на время протекания реакции. Полученные величины, выраженные в десятичных дробях, занесите в табл. 1.

5. Сравните скорости реакций, соответствующе разным концентрациям, для чего скорости реакций для С₂ и С₃ разделите на скорость для С₁, т.е. примите скорость реакции для С₁ равной единице. Запишите полученные данные в табл. 1.

6. Для наглядности выразите зависимость скорости от концентрации тиосульфата натрия в виде графика: по оси X отложите концентрации С₁, С₂, С₃, а по оси У – значения скоростей реакции в относительных величинах (рис. 1). Точки пересечения вертикальных линий, соответствующих концентрациям, и горизонтальных линий, соответствующих скоростям реакций, соедините между собой кривой.

7. По характеру полученной кривой сформируйте вывод о зависимости скорости реакции от концентрации раствора (в общем виде).