Опыт 3. Влияние катализатора на скорость химической реакции

а) Реакция разложения пероксида водорода. Пероксид водорода при нормальных условиях медленно разлагается на свободный кислород и воду.

2H₂O₂ = O₂ + 2H₂O

Реакция замедляется при отсутствии освещения (в темноте) и ускоряется в присутствии диоксида марганца (MnO₂).

Выполнение опыта. В пробирку внести 3 - 5 капель 10%-ного раствора пероксида водорода. Отметить, что в обычных условиях заметного разложения пероксида водорода не наблюдается. К раствору пероксида водорода добавить несколько крупинок диоксида марганца. Отметить выделение пузырьков газа. Поднести к отверстию пробирки тлеющую лучинку. Какой газ выделяется?

Сделать вывод о влиянии катализатора на скорость реакции.

б) Реакция окисления тиосульфат-иона ионом железа(III)

Тиосульфат-ион медленно окисляется ионами железа(III) по следующей упрощенной схеме:

2Fe³⁺ + 2S₂0₃^2- ↔2Fe²⁺ +S₄0₆^2-

Реакция каталитически ускоряется ионами меди(II).

Выполнение опыта. В две пробирки поместить по 3 – 5 капель раствора хлорида железа(III) и 3 – 5 капель воды. В первую пробирку добавить 1 - 2 капли раствора сульфата меди. В обе пробирки добавить по 2 капли раствора тиосульфата натрия. В обеих пробирках появляется фиолетовая окраска комплекса железа (III) с тиосульфатом. Однако в первой пробирке окраска исчезает очень быстро, во второй же - медленно.

Опыт 4. Влияние величины поверхности раздела реагирующих веществ на скорость химической реакции в гетерогенной системе

Взять два одинаковых кусочка мела, один из них измельчить в порошок. Кусочек мела положить в одну пробирку, а порошок высыпать в другую. В обе пробирки одновременно добавить по 10 капель соляной кислоты. Наблюдать полное растворение мела. Отметить различную скорость выделения СО₂ в обоих случаях. Написать уравнение соответствующей реакции.

ПРИ СДАЧЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ОТВЕТИТЬ НА СЛЕДУЮЩИЕ ВОПРОСЫ:

1. Перечислите факторы, влияющие на скорость химических реакций, протекающих:

а) в гомогенной системе; б) в гетерогенной системе.

2. Сформулируйте закон действия масс и напишите его выражение для следующих систем:

а) 2SO₂(г) + О₂(г) = 2SO₃(г);

б) 3SiH₄(г) + 4NH₃(г) = Si₃N₄(тв) + 12H₂(г);

в) CaCO₃(тв) = CaO(тв) + CO₂(г);

г) SiCl₄(г) + 2H₂(г) = Si(тв) + 4HCl(г).

3. Каков физический смысл константы скорости реакции, и от каких факторов она зависит?

4. Как изменится скорость прямой реакции 2СО + О₂ = 2СО₂ при повышении давления в системе в 2раза?

5. Как влияет температура на скорость химических процессов? Напишите уравнение Вант-Гоффа. Физический смысл температурного коэффициента реакции.

6. Как изменится скорость реакции 2СО + О₂ = 2СО₂ при повышении температуры на 50° С, если температурный коэффициент реакции равен 3?

Работа № 3 Химическое равновесие

Большинство химических реакций обратимы, могут одновременно протекать в двух взаимно противоположных направлениях. Например:

где k1 и k2 - константы скорости прямой и обратной реакции соответственно.

С течением времени скорость прямой реакции (V_пр) убывает, а обратной (V_обр) – возрастает и в конечном итоге они выравниваются. Состояние, при котором скорости прямой и обратной реакций равны, называется состоянием подвижного химического равновесия. Это состояние количественно характеризуется величиной константы равновесия (Kp), которая равна отношению констант скоростей прямой и обратной реакций k₁ / k₂ = const = K_p

Для реакции общего вида:

Таким образом, отношение произведения молярных концентраций продуктов реакции к произведению молярных концентраций исходных веществ в момент подвижного равновесия есть величина постоянная, называемая константой равновесия (закон действующих масс для равновесных систем). Чем больше величина K_p, тем полнее протекает прямая реакция. При K_p  0 наблюдается практически полное отсутствие химического взаимодействия.