ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ
Опыт 1. Скорость реакции в гомогенных системах
При реакции между серной кислотой и тиосульфатом натрия
а) Na2S2O3 + H2SO4 = H2S2O3 + Na2SO4
б) H2S2O3 = H2O + SO2 + S
нерастворимая сера выделяется в виде мути. Время от начала реакции до появления первых следов мути зависит от концентрации реагирующих веществ и температуры.
Три бюретки порознь наполнить водой, раствором тиосульфата натрия и раствором серной кислоты. В четыре пробирки налить указанное в таблице количество мл раствора тиосульфата натрия и воды. В другие четыре пробирки отмерить из бюретки по 6 мл раствора серной кислоты. Влить в пробирку N 1 отмеренное количество серной кислоты, быстро перемешать и отсчитать по секундомеру время до появления мути. Скорость реакции определить как величину , обратно пропорциональную найденному времени V = 1/т
№ пробирки |
Объем, мл |
Концентрация
|
Время, сек. |
Скорость реакции |
|
а Na2S2O3 |
в Н2О |
||||
1 |
6 |
0 |
1 |
|
|
2 |
4 |
2 |
2/3 |
|
|
3 |
3 |
3 |
1/2 |
|
|
4 |
2 |
4 |
1/3 |
|
|
Произвести такие же опыты со всеми другими пробирками. Зависимость между изменениями концентрации раствора и скорость реакции изобразить графически. График удобно строить на миллиметровой бумаге, на оси абсцисс отложить концентрацию, на оси ординат – скорость реакции. Рекомендуется величину V выразить десятичными дробями до второй значащей цифры, а затем умножить на 100. Удобный масштаб: минимальная концентрация 3 см, максимальная скорость – 8 см.
Какой линией выражается найденная зависимость? Проходит ли она через начало координат? Почему?
Опыт 2. Влияние температуры на скорость реакции
В четыре пробирки ( 1, 2, 3, 4) налить из бюретки по 4 мл раствора тиосульфата натрия, а в четыре другие ( 1а, 2а, 3а, 4а) – по 4мл раствора серной кислоты. Все пробирки поместить в стакан с водой. Через 5 мин, измерив температуру воды, слить содержимое пробирок №1 и №1а и отсчитать по секундомеру время до появления мути.
Стакан с пробирками нагреть на 100С выше первоначальной температуры и повторить опыт с пробирками №2 и №2а. Провести опыты с остальными пробирками, повышая температуру воды каждый раз еще на 10оС. Данные опытов записать в следующем виде:
№ пробирки |
температура опыта, оС |
время, сек |
скорость реакции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выразить графически влияние температуры на скорость реакции, откладывая на оси абсцисс значение температуры, удобный масштаб:10оС – 2 см, наибольшая скорость реакции – 6 см.
Как влияет температура на скорость реакции? Проходит ли кривая "скорость-температура" через начало координат?
Опыт 3. Химическое равновесие
Примером обратимой реакции является взаимодействие между хлоридом железа (Ш) и роданидом калия. Образующийся в результате реакции раствор роданистого железа Fe(CNS)3 обладает красным цветом, интенсивность которого зависит от концентрации. Смещение равновесия легко наблюдать по изменению интенсивности окраски раствора.
В стаканчик налить 20 мл воды и добавить по 1-2 капли насыщенных растворов FeCI3 и KCNS. Окрашенный в красный цвет раствор разлить поровну в 4 пробирки. Составить уравнение обратимой реакции и выражение константы равновесия.
В одну пробирку добавить 2-3 капли насыщенного раствора FeCI3. Что наблюдается? Дать объяснения, исходя из уравнения константы равновесия.
В другую пробирку прилить 2-3 капли насыщенного раствора KCNS. Дать объяснения наблюдаемому изменению. Чем объясняется, что изменение концентрации KCNS вызывает более эффективное равновесие, чем изменение концентрации FeCI3?
В третью пробирку немного добавить твердого хлористого калия, сильно взболтать. Сравнить цвета растворов в 3 и 4 пробирках. Дать объяснения. Как надо изменить концентрацию веществ, чтобы сместить равновесие вправо или влево? ( 4-ю пробирку оставить для опыта 4).
ъ
Опыт 4. Влияние катализаторов на скорость реакции
а) Гетерогенный катализ. В три пробирки налить по 1 мл раствора перекиси водорода и прибавить одновременно: в одну – щепотку двуокиси марганца, в другую – такое же количество окиси железа, в третью – двуокиси кремния. Наблюдать разложение перекиси водорода с выделением кислорода ( проба тлеющей лучиной). Одинаково ли быстро протекает процесс? Напишите уравнения реакций.
б) Гомогенный катализ. Раствор роданида железа, оставшийся после опыта 3, разбавить двойным объемом воды и разлить поровну в три пробирки. Отмерить цилиндром 5 мл раствора тиосульфата натрия, влить в первую пробирку, включив в момент вливания секундомер. Отметить время от момента вливания до обесцвечивания раствора. Реакция протекает согласно уравнению:
2Fe(CNS)3 + 2Na2S2O3 = 2Fe(CNS)2 + 2 NaCNS + Na2S4O6
Все вещества, образующиеся в результате реакции, бесцветны.
Во вторую пробирку добавить 5 капель раствора сульфата меди и влить 5 мл раствора тиосульфата натрия. Определить по секундомеру время от момента сливания растворов до обесцвечивания. Какую роль играют ионы Сu2+?
В третью пробирку влить 15 капель сульфата меди и проделать аналогичный опыт. Как влияет количество катализаторов на скорость катализируемой гомогенной реакции?