Лабораторна робота №2:

Дослід 1. Залежнiсть швидкостi хімічної реакції вiд концентрації реагуючих речовин.

Залежнiсть швидкостi хімічної реакції вiд концентрації реагуючих речовин вивчають на прикладi самодовiльного розкладу тiосульфатної кислоти H₂S₂O₃ при рiзних її концентрацiях, але при сталiй температурi. Одержання тiосульфатної кислоти з наступним самодовiльним розкладом відбувається згiдно рівнянь реакцiй:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = H₂S₂O₃ + Na₂SO₄

H₂S₂O₃ = H₂SO₃ + S

H₂SO₃ = SO₂ + H₂O

Швидкiсть всього процесу визначається швидкiстю найбільш повільної, у даному випадку другої реакції. Постановка дослiду ґрунтується на тому, що розклад тiосульфатної кислоти супроводжується видiленням еквівалентної кiлькостi колоїдної сiрки і по густинi її суспензії можна судити про кiлькiсть розкладеної тiосульфатної кислоти. Судити про густину суспензії можна з допомогою простого прийому: розглядаючи через розчин смужку кольорового паперу. При достатнiй густинi суспензії кольорова смужка паперу стає майже невидимою. Дослiд проводиться наступним чином: в пробiрку наливають розчин натрiй тiосульфату, при цьому позаду пробiрки тримають смужку кольорового паперу, потiм доливають розчин сульфатної(ортофосфатної) кислоти i вiдмiчають промiжок часу вiд моменту зливання розчинiв (початок реакції) до початку видимого зникнення кольорової смужки, що розглядається через шар рiдини (кiнець дослiду).

Необхідне обладнання та реактиви: склянка з 0,15 М розчином натрiй тiосульфату Na₂S₂O₃ та піпеткою (3 мл); склянка з 0,15 М розчином сульфатної (ортофосфатної) кислоти та піпеткою (3 мл); склянка з дистильованою водою та піпеткою (3 мл); 4 чисті сухі пробірки, розміщені в штативі; смужка кольорового паперу.

Методика виконання досліду:

1. З допомогою пiпетки налийте в суху пробiрку (№1) (розташовану на фонi кольорової смужки паперу) 3 мл розчину натрiй тiосульфату, долийте туди ж 1 мл розчину сульфатної(ортофосфатної) кислоти, одразу ж почавши вiдлiк часу по секундомiру. У момент початку зникання смужки зупинiть секундомiр. Число секунд запишiть в журнал.

2. У три чистi i сухi пробiрки налийте розчин натрiй тiосульфату: в першу (№1) – 3 мл, в другу (№2)– 2 мл, в третю (№3) – 1 мл i долийте в них дистильованої води: в першу – 0 мл, в другу – 1 мл, в третю – 2 мл. Вмiст пробiрок перемiшайте обережним струшуванням. В кожну з пробiрок почергово долийте по 1 мл розчину сульфатної(ортофосфатної) кислоти, вiдмiчаючи по секундомiру час, який пройшов вiд моменту зливання розчинiв до моменту зникнення кольору смужки паперу.

Вiдмiтимо, що в дослiдах 1 i 2 вiдмiчався час, необхiдний для розкладу однiєї й тiєї ж кiлькостi H₂S₂O₃ (при цьому густина суспензiї сiрки однакова), отже, змiна концентрацiї в цих дослiдах була однаковою, а час рiзний. Вiн тим бiльший, чим менша концентрацiя Н₂S₂O₃. Величини, оберненi до цього часу, пропорцiйнi швидкостям відповідних реакцiй. Використовуючи результати вимiрiв, розрахуйте ці величини.

Таблиця 1. Залежнiсть швидкостi розкладу H₂S₂O₃ вiд концентрацiї

№ пробір-ки	Об’єми розчинів в пробірці:	Об’єм долитого розчину H2SO4 (Н3РО4)	Концентрація С Na2S2O3 в пробірці, моль/л	Час t до початку зникнення смужки, с	Швидкість (величина, обернена до часу), 1/t
1	3 мл розчину Na2S2O3 + 0 мл Н2О	1 мл
2	2 мл розчину Na2S2O3 + 1 мл Н2О	1 мл
3	1 мл розчину Na2S2O3 + 2 мл Н2О	1 мл

Результати приведіть в таблиці та побудуйте графік залежності швидкості реакції від концентрації.

На мiлiметровому паперi побудуйте графiк, відкладаючи на осi ординат величину, обернену часу (1/t), а на осi абсцис – концентрацiю (C). Данi для графiка берiть з попередньо складеної таблицi 1.

Дослiд 2. Залежнiсть швидкостi хімічної реакції вiд температури.

Вивчення залежностi швидкостi реакції вiд температури проводиться теж на прикладi самодовiльного розкладу тiосульфатної кислоти при однiй i тiй самій концентрації реагуючих речовин (Na₂S₂O₃ i H₂SO₄), але при рiзнiй температурi.

Необхідне обладнання та реактиви: склянка з 0,15 М розчином натрiй тiосульфату Na₂S₂O₃ та піпеткою (3 мл); склянка з 0,15 М розчином сульфатної (ортофосфатної) кислоти та піпеткою (1 мл); термостат, що являє собою стакан, закритий пробкою, в якiй є спецiальнi отвори для утримування пробiрок i термометра; відповідні сухі пробірки; термометр; смужка кольорового паперу; електроплитка.

Методика виконання досліду:

В одну пробiрку наливають 1 мл розчину Na₂S₂O₃, в другу – 1 мл розчину H₂SO₄ (Н₃РО₄), пробiрки вставляють в отвори в пробцi, що закриває стакан, наповнений водою. Воду в стаканi нагрiвають з допомогою електроплитки, температуру води фiксують термометром. При досягненнi необхідної температури вмiст пробірок зливають i фiксують час, який проходить вiд моменту злиття вмiсту пробiрок до зникнення кольорової cмужки (t).

Вивчення залежностi проводьте при температурах 20, 30, 40^оС. Для проведення дослiдiв щоразу берiть по 1 мл кожного розчину, тодi концентрацiя тiосульфатної кислоти в кожному дослiдi буде однакова. На основi результатiв дослiду вирахуйте значення 1/t для кожної температури., а також швидкість

Результати приведiть в таблиці 2 та графічно, вiдкладаючи на осi ординат1/t, а на осi абсцис – температуру; розрахуйте значення температурного коефіцієнту швидкостi по формулi  = (різниця температур t₂–t₁ = 10^oC).

Таблиця 2. Залежнiсть швидкостi розкладу H₂S₂O₃ вiд температури

№ пробірки	Температура, оС	Промiжок часу t вiд початку вiдлiку до зникнення кольорової смужки, сек	Швидкість (величина, обернена до часу), 1/t
1
2
3

Дослiд 3. Вплив каталiзатора на швидкiсть хiмiчної реакцiї.

До 2 мл розчину ферум(ІІІ) хлориду долити 1 мл розчину калій роданіду. Розчин миттєво набуває яскравочервоного забарвленя – це якісна реакція на іон Fe³⁺.Одержаний розчин розлити у дві пробірки. До однієї з них долити пару крапель купрум сульфату (каталізатор), після чого в кожну пробірку внести розчин Na₂S₂O₃, який відіграє роль відновника. Трьохвалентне залізо переходить до двохвалентного по схемі:

2Fe(SCN)₃ + Na₂S₂O₃ = Na₂S₄O₆ + 2Fe(SCN)₂ + 2NaSCN

Посвітління розчину пояснюється переходом Fe³⁺ → Fe²⁺, швидкість якого в обох пробірках різна. Пояснити чому.

Дослiд 4. Змiщення хімічної рiвноваги при змiнi концентрації реагуючих речовин.

У пробiрцi приготуйте сумiш дуже розбавлених розчинiв з 4 мл FeCl₃ i 4 мл КSCN. При цьому утворюється Fe(SCN)₃ згiдно рiвняння FeCl₃+3КSCN = Fe(SCN)₃+3КCl i розчин з майже безбарвного стає червоним. Утворений розчин перемiшайте скляною паличкою і розлийте порівну у 4 пробірки. У першу пробірку долити невелику кількість концентрованого розчину FeCl₃, у другу – КSCN, у третю – насиченого розчину КCl, а четверту залишити для порівняння. Вiдмiтьте змiни в iнтенсивностi забарвлення. Дайте їм пояснення, використовуючи вираз константи хімічної рiвноваги i принцип Ле-Шательє:

k =

Дослiд 5. Вплив температури на змiщення хімічної рiвноваги.

Для досліду використовують дві сполучені колби, заповнені нітрогену(IV)оксидом – газом темно-бурого кольору. При охолодженні нітрогену(IV)оксид димеризується, і в результаті зворотної реакції встановлюється рівновага: 2NO₂↔N₂O₄+54,39 кДж (N₂O₄ ‑ газ блідо жовтий, майже безбарвний).

Приготувати два стаканчики: один ‑ з гарячою, другий ‑ з холодною водою з льодом. Обережно занурити обидві колби в стакани з водою. Спостерігати зміну кольору газової суміші в колбах. В який бік змістилася рівновага у кожній із колб? Дати пояснення, виходячи із принципу Ле Шательє.