Методика выполнения работы

Реакционную смесь готовят в со­суде (рис. 11). В одну из внутренних частей сосуда наливают 1 мл раствора MnSO₄ и раствора Н₂С₂О₄, в другую — 2 мл раствора KMnO₄. Сосуд с растворами помещают в термостат. Через 10 –15 мин сосуд с растворами энергично встряхивают, часть раствора наливают в сантиметровую кювету и производят измерение оптической плотности с помощью фотоэлектрокалориметра. Для получения более точных резуль­татов рекомендуется определять оптическую плотность следующим образом. Измеряют начальное значение оптической плотности, затем тотчас же устанавливают на шкале барабана значение оптической плотнос

Рис.11

Сосуд для

приготовления реакционной смеси

ти на 0,02 меньше (до ближайшего целого значения) и в момент прохождения стрелки гальванометра через нуль шкалы включают секундомер. Затем снова снижают значение оптической плотности на барабане фотоэлектрокалориметра на 0,02 и отмечают время прохождения стрелки гальванометра через нуль и т.д. Момент включения секундомера принимается за начало реакции. Опыт прекращают, когда оптическая плотность исследуемого раствора достигает значений, близких к 0,1. Результаты записывают в таблицу 1 (см. форму отчета). Повторяют опыт при другой температуре и по двум значениям констант рассчитывают энергию и эн­тропию активации.

Форма отчета

1. Указать цель работы.

2. Составить блок-схему исследования.

3. Привести уравнение реакции разложения комплексного оксалата марганца.

4. Таблица I.

Таблица 1

Время	Оптическая плотность D
		kср. =

4. Рассчитать энергию активации и энтропию активации реакции по уравнениям (1) и (2).

5. Вывод.

Лабораторная работа № 12. Изучение скорости реакции разложения мурексида в кислой среде.

Цель работы:

1. Определение среднего значения константы скорости разложения мурексида в кислой среде при двух температурах.

2. Вычислить энергию активации и энтропию активации при 25 ºС, используя уравнения

Е = , (1)

. (2)

3. Изучить влияние концентрации ионов водорода на скорость разложения мурексида.

4. Определить константу диссо­циации слабой кислоты на основании кинетических данных разло­жения мурексида.

Приборы и посуда:

1. Фотоэлектрокалориметр;

2. Сосуд для приготовления реакционной смеси;

3. Термостат;

4. Секундомер.

Реактивы и материалы:

1. Раствор мурексида;

2. Раствор кислоты.

В кислой среде мурексид (аммонийная соль пурпуровой кислоты) разлагается на урамил и аллоксан:

Скорость этой реакции описывается кинетическим уравнением реакции первого порядка. Константа скоростиk пропорциональна концентрации ионов водорода:

k = k_o C(H⁺) (3)

где k_o — коэффициент пропорциональности, численно равный константе скоро­сти реакции при концентрации ионов водорода C(H⁺) = 1 моль/л.

Реакция разложения мурексида в кислой среде сопровождается изменением окраски от фиолетовой до бесцветной. Поэтому для из­учения кинетики реакции используется спектрофотометрический метод.

Методика выполнения работы

Измерения оптической плотности реакционной смеси производят на фотоэлектроколориметре. Свето­фильтр — зеленый. Длина кюветы l = 1 см.

Реакционную смесь готовят в сосуде, изображенном на рис.11 (см. лабораторную работу № 11). В одну из внутренних частей сосуда наливают 5 мл раствора мурексида, имеющего оптическую плотность D = 0,8—1,0 при длине кюветы 1 см, а в другую — 5 мл раствора кислоты, указанной преподавателем. Сосуд с раствором помещают в термостат. Через 10 -15 минут сосуд вынимают из термостата и встряхивают. Реакционную смесь наливают в правую кювету фотоэлектроколориметра и произ­водят измерения оптической плотности через определенные проме­жутки времени. Для получения более точных резуль­татов рекомендуется определять оптическую плотность следующим образом. Измеряют начальное значение оптической плотности, затем тотчас же устанавливают на шкале барабана значение оптической плотности на 0,02 меньше (до ближайшего целого значения) и в момент прохождения стрелки гальванометра через нуль шкалы включают секундомер. Затем снова снижают значение оптической плотности на барабане фотоэлектрокалориметра на 0,02 и отмечают время прохождения стрелки гальванометра через нуль и т.д. Момент включения секундомера принимается за начало реакции. Опыт прекращают, когда оптическая плотность исследуемого раствора достигает значений, близких к 0,1. Результаты записывают в таблицу 1 (см. форму отчета). Значе­ние константы скорости рассчитывают по формуле

, (4)

где D₀ и D оптические плотности реакционной смеси при τ = 0 и в момент времени τ.

Для определения энергии активации и энтропии активации кинетические измерения выполняют при двух температурах.

При исследовании влияния концентрации ионов водорода на скорость реакции можно использовать растворы кислот НСl или Н₂SО₄ с концентрациями 0,001—0,005 моль/л.

Если же целью работы является определение константы диссоциации слабой кислоты, то производят измерения констант скорости реакции разложения мурексида в присутствии. НСlсС= 0,005 моль/л и в присутствии слабой кислоты. На основании изучения скорости реакции в НСlопределяют коэффициент пропорциональностиk_o, используя формулу (3). Изучение кинетики разложения мурексида в растворе слабой кислоты позволяет рассчитать степень диссоциации слабой кислоты по уравнению

α = k_ср./k_o·С, (5)

где k_ср— среднее значение константы скорости разложения мурексида в растворе слабой кислоты;С — концентрация раствора слабой кислоты.

Константу диссоциации рассчитывают по формуле

k_дис = α² С/(1- α). (6)

Рекомендуемые концентрации кислот для определения k_дис: 0,005 М муравьиная кислота; 0,005 М лимонная кислота; 0,1 М уксусная кислота.