Опыт 2. Зависимость скорости гомогенной реакции от температуры

Эту зависимость можно наблюдать на той же системе

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S↓ + SO₂↑ + H₂O.

Приготовить три чистые сухие пробирки, пронумеровать их. В каждую из них внести по 10 капель раствора тиосульфата натрия. Пробирку 1 поместить в стаканчик с водой при комнатной температуре и через 1…2 минуты отметить температуру. Затем в пробирку добавить одну каплю серной кислоты, одновременно включить секундомер и остановить его при появлении слабой, едва заметной мути. Отметить время в секундах от момента добавления кислоты в пробирку до появления мути. Записать результат в таблицу.

№ пп	Температура опыта t, 0C	Время помутнения раствора τ, с	Относительная скорость реакции 1/τ,с-1	Температурный коэффициент γ
1 2 3	20 30 40

Затем повысить температуру воды в стакане точно на 10⁰ либо нагреванием на плитке, либо смешиванием с горячей водой. Поместить в эту воду пробирку 2, выдержать несколько минут и добавить одну каплю H₂SO₄, включив одновременно секундомер, встряхивать пробирку с содержимым в стаканчике с водой до появления мути. При появлении едва заметной мути выключить секундомер и внести показания секундомера в таблицу.

Аналогичный опыт провести с третьей пробиркой. Температуру в стакане предварительно повысить еще на 10⁰, поместить в нее пробирку 3, выдержать несколько минут и добавить одну каплю H₂SO₄, одновременно включив секундомер и встряхивая пробирку.

Результаты опытов выразить графиком, откладывая по оси ординат скорость, а по оси абсцисс – температуру.

Определить температурный коэффициент реакции γ:

γ₁ = τ_1/τ₂ , γ₂ = τ₂/τ₁ и γ₃ = (γ₁+γ₂)/2.

Сделать вывод о влиянии температуры на скорость реакции. Энергию активации рассчитать по уравнению Аррениуса

Е_а = 2,3 ∙ R ∙ lg γ (T₂∙T₁)/(T₂  T₁).

для температур Т₁ и Т₂, Т₂ и Т₃, а также среднюю Е_а.

Опыт 3. Влияние поверхности реагирующих веществ на скорость реакции в гетерогенной системе

Уравновесить на технохимических весах кусочек мела и такую же массу порошка мела – приблизительно 0,5 г. В две пробирки налить по 5 мл разбавленной соляной кислоты и внести в них одновременно навески мела: кусочек – в одну пробирку, порошок – в другую. Отметить время, которое потребуется для полного растворения мела. В какой пробирке реакция протекает быстрее и почему?

Написать уравнение реакции и математическое выражение закона действующих масс. Сделать вывод о влиянии поверхности реагирующих веществ на скорость реакции, протекающей в гетерогенной системе.

Опыт 4. Качественное определение активности различных катализаторов на примере разложения пероксида водорода

В две пробирки внести по 10 капель 30%-ного раствора пероксида водорода Н₂О₂. В одну пробирку добавить немного диоксида марганца MnO₂, а в другую – столько же диоксида свинца PbO₂. О скорости разложения Н₂О₂ судят по интенсивности выделения пузырьков газа. Как доказать, что в обеих пробирках выделяется кислород? Написать уравнение реакции разложения пероксида водорода.

Опыт 5. Автокатализ

В пробирку внести 5 капель раствора щавелевой кислоты Н₂С₂О₄ и 2 капли раствора серной кислоты. Смесь перемешать стеклянной палочкой. Затем по каплям к этой смеси добавлять разбавленный раствор KMnO₄. Отметить время обесцвечивания перманганата калия от прибавления первой капли, второй, третьей. Очередную каплю прибавлять после того, как исчезнет окраска от предыдущей.

Повторить опыт в другой пробирке, предварительно добавив к смеси растворов щавелевой и серной кислот 4 капли раствора сульфата марганца(II).

Уравнение реакции:

5 H₂C₂O₄ + 2 KMnO₄ + 3 H₂SO₄ = 10 CO₂ + 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 8 H₂O.

Объяснить, почему во втором случае реакция протекает быстро, а в первом она постепенно ускоряется.