Практические работы

1. Влияние концентрации на скорость реакции тиосульфата натрия с серной кислотой. В три пробирки налейте 0,1 н. раствор тиосульфата натрия: в первую – 5 мл, во вторую – 10 мл и третью – 15 мл. После этого в первую пробирку добавьте 10 мл, а во вторую – 5 мл дистиллированной воды. Затем в три другие пробирки налейте по 5 мл 0,1 н. раствора серной кислоты. Слейте попарно приготовленные растворы, в результате чего произойдет реакция

Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂+H₂O+S

С помощью секундомера отметьте, через какое время появляется сера в каждой пробирке. Результаты запишите в следующую таблицу:

Таблица 9.1

Номер	Объем, мл
опыта	Na2S2O3	H2SO4	воды	общий	Время, с
1	5	5	10
2	10	5	5
3	15	5

Какой вывод можно сделать из полученных данных?

2. Зависимость скорости реакции от температуры. Влияние температуры на скорость реакции взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой. Приготовьте шесть одинаковых стаканов. В три стакана налейте по 15 мл 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, а в другие три стакана – по 15 мл 0,1 н. раствора серной кислоты. Нагрейте на водяной бане одну пару стаканов с растворами тиосульфата натрия и серной кислоты до температуры на 10°С выше, а другую пару стаканов на 20°С выше комнатной в течение 15–20 мин, контролируя температуру воды термометром. Пока растворы нагреваются, слейте оставшиеся растворы тиосульфата натрия и серной кислоты при комнатной температуре. Отметьте время появления серы в стаканах. То же проделайте и с подогретыми растворами. Полученные данные запишите в таблицу:

Таблица 9.2

Номер опыта	Объем, мл		Температура	Время, с
	Na2S2O3	H2SO4

Какие выводы можно сделать относительно влияния температуры на скорость реакции из полученных результатов?

3. Изучение скорости реакции разложения перекиси водорода. Перекись водорода самопроизвольно медленно разлагается в соответствии с уравнением: Н₂О₂=Н₂О+1/2О₂. Скорость этого процесса можно увеличить введением катализатора и оценивать количеством выделенного кислорода за определенный промежуток времени. Опыт проводится в приборе, изображенном на рис. 2. Налейте через воронку в бюретку воды приблизительно до нулевого деления, плотно закройте отверстие бюретки пробкой со стеклянной трубкой. В одно колено сосуда Ландольта налейте с помощью воронки 1 мл раствора хлорида железа III – катализатор. В другое колено с помощью воронки налейте перекись водорода заданной преподавателем концентрации. Затем соедините сосуд Ландольта с бюреткой при помощи пробки с газоотводной трубкой. Проверьте герметичность прибора. Поместите сосуд Ландольта в термостат с заданной температурой и выдержите 10–15 мин. Установите одинаковый уровень воды в уравнительной воронке и бюретке, запишите величину уровня. Наклоняя сосуд Ландольта, приведите перекись водорода в контакт с катализатором. Через каждые 1–2 мин в течении 30 мин измеряйте объем выделенного кислорода V_τ. Результаты измерений запишите в табл. 9.3.

Таблица 9.3

Номер измерения	Время от начала реакции τ, мин	Объем выделившегося газа Vτ, мл	Максимальный объем газа V∞, мл	V∞-Vτ	lg(V∞-Vτ)	Константа скорости κ

После полного разложения перекиси водорода сосуд Ландольта охладите до начальной температуры термостата, и вновь измерьте объем полностью выделенного кислорода V_∞. По данным табл. 9.3 и по формуле

(9.17)

произведите расчет константы скорости реакции. Построить график зависимости:

(9.18)

Определите по тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс константу скорости реакции и сравните со среднеарифметическим значением (9.17). Целесообразно проводить опыты при двух температурах: 15–25°С и 30–40°С.

По значениям константы скорости реакции для двух температур по формуле:

, (9.19)

где R=8,314 Дж/моль∙К, рассчитайте энергию активации реакции разложения перекиси водорода.

4. Влияние концентрации реагентов на химическое равновесие. При взаимодействии раствора хлорида железа (III) с роданидом калия образуются растворимые вещества и изменяется окраска растворов. Реакция обратимая:

FeCl₃+3KCNS Fe(CNS)₃+3KCl

Записать в таблице цвета растворов всех веществ системы:

Таблица 9.4.

Раствор→	FeCl3	KSCN	Fe(CNS)3	KCl
Окраска→

Смешать в пробирке по 5 мл растворов хлорида железа (III) и роданида калия. Отметить окраску полученного раствора. Указать вещество, сообщившее окраску системе. Разлить полученный раствор в четыре пробирки по возможности равными частями. В первую пробирку добавить немного концентрированного раствора хлорного железа, во вторую – раствора роданида калия, в третью – немного кристаллического хлорида калия. Четвертую пробирку оставить для сравнения. Сравнить окраску растворов в пробирках и укажите, в каком направлении сместилось равновесие при добавлении FeCl₃, KSCN и KCl. Составить уравнение для константы равновесия изученной реакции.

5. Влияние изменения температуры на химическое равновесие. При действии иода на крахмал образуется непрочное соединение сложного состава, окрашенное в синий цвет. Равновесие системы можно условно изобразить следующим уравнением:

Крахмал + иод иодокрахмальный комплекс

Налить в пробирку 2-3 мл раствора крахмала и добавить несколько капель иодной воды до появления синей окраски раствора. Нагреть пробирку до посветления раствора, а затем охладить до возвращения синей окраски. Определить какая реакция (прямая или обратная) является экзотермической, какая эндотермической. Объяснить изменение цвета при нагревании и охлаждении.