Методика выполнения работы

Определение частного порядка по отношению к Fе³⁺.

В четыре колбы наливают растворы Fе(NО₃)₃, НNО₃, КNО₃ и дистиллированную воду в тех соот­ношениях, которые указаны в таблице I¹.

Таблица 1.

Раствор	Объем раствора, мл
	колба 1	колба 2	колба З	колба 4
1/60 М Fе(NО3)3	10	20	30	40
0,1 М НNО3	10	10	10	10
0,1 М КNО3	40	30	20	10
Н2О	20	20	20	20

В первую колбу добавляют несколько капель 1%-ного раствора крахмала, 20 мл 0,025 М КI, раствор энергично перемешивают. Момент вливания раствора КI из пипетки в колбу принимают за начало реакции (включают секундомер). Выде­лившийся йод в результате протекания реакции взаимодейству­ет с крахмалом, и реакционная смесь окрашивается в синий цвет. Через 2 мин после начала реакции в реакционную смесь вливают 0,01 н. Nа₂S₂O₃ до исчезновения синей окраски. От­мечают на бюретке количество добавленного раствора тиосуль­фата и время повторного появления синей окраски. Через 2 мин снова добавляют раствор тиосульфата до исчезновения синей окраски. Записывают объем добавленного тиосульфата и вре­мя появления синей окраски. Эту операцию повторяют 5—6 раз.

Аналогичные опыты выполняют со второй, третьей и четвер­той колбами.

В момент появления синей окраски количество добавленного тиосульфата эквивалентно количеству двухвалентного железа:

С(Na₂S₂O₃)V(Na₂S₂O₃) = C_xV, (5)

где С(Na₂S₂O₃) — концентрация тиосульфата натрия; С_х — концентрация двухвалентного железа; V(Na₂S₂O₃) — общий объем израсходованного тиосульфата натрия от начала ре­акции к моменту времени τ; V— объем реакционной смеси.

Из уравнения (5) следует

C_x = С(Na₂S₂O₃)V(Na₂S₂O₃)/V (6)

Результаты кинетических измерений заносят в табл. 3 (см. форму отчета)

Для нахождения скорости реакции в начальный момент времени используется эмпирическое уравнение

, (7)

где α и β — постоянные величины.

Воспользовавшись уравнением (7), легко показать, что

.

Величина β определяется из тангенса угла наклона прямой в координатах 1/С_х — 1/τ. Величина β может быть также рассчи­тана по способу наименьших квадратов.

Вычисленные значения 1/β записывают в табл. 4 (см. форму отчета).

На основании полученных значений в че­тырех опытах строят график в осях координат lg1/β — lg.Согласно уравнению (3) тангенс угла наклона прямой бу­дет равен частному порядку по отношению к железу.

Определение частного порядка по отношению к I-.

В четыре колбочки наливают растворы КI, НNО₃, КNО₃ и дистиллиро­ванную воду в соотношениях, указанных в таблице II.

Таблица II

Раствор	Объем раствора, мл
	колба 1	колба 2	колба 3	колба 4
0,025М КI	10	20	30	40
0,1M НNО3	10	10	10	10
0,1M КNО3	32,5	30	27,5	25
Н2О	27,5	20	12,5	5

В первую колбу добавляют несколько капель 1 % раствора крахмала и 20 мл 1/60 M Fе(NО₃)₃. Отмечают время начала реакции. В дальнейшем методика работы такая же, как и при определении порядка реакции по отношению к ионам Fе³⁺. Опытные и расчетные данные заносят в табл. V и IV (см. форму отчета). Порядок реакции по отношению к I^- находят из графика lg1/β — lg.

Общий порядок реакции равен сумме частных порядков по отношению к Fе³⁺ и I^-:

n = n₁ + n₂.

Допуская механизм реакции

Fе³⁺ + 2I^- Fе²⁺ + I₂^-

Fе³⁺ + I₂^- Fе²⁺ + I₂

и применяя к промежуточному веществу I₂^- принцип стацио­нарности, можно получить

n = n₁ + n₂ = 1 + 2 =3.