- •Техника безопасности
- •1. Электропроводность растворов электролитов
- •Электропроводность растворов электролитов
- •Удельная электропроводность
- •Кондуктометрическое титрование
- •Определение растворимости труднорастворимой соли.
- •Работа 1.1. Определение концентрационной зависимости удельной и молярной электропроводности сильного электролита
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.2. Определение константы диссоциации слабого электролита методом электропроводности
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.3. Кондуктометрическое титрование
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.4. Кондуктометрическое определение термодинамических параметров растворения труднорастворимого соединения
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •2. Электродвижущие силы Возникновение потенциалов на границах фаз.
- •Электродный потенциал
- •Водородный электрод
- •Измерение электродных потенциалов
- •Электрохимический (гальванический) элемент
- •Концентрационный гальванический элемент
- •Измерение эдс гальванического элемента компенсационным методом
- •Температурная зависимость эдс.
- •Электроды сравнения
- •Хлорсеребряный электрод
- •Окислительно-восстановительные электроды и их потенциалы
- •Мембранные равновесия. Стеклянный электрод
- •Кислотно-основные буферные системы
- •Механизм буферного действия
- •Буферная емкость
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Окислительно-восстановительных потенциалов
- •Порядок выполнения работы:
- •Буферной ёмкости буферных систем
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •3. Адсорбция
- •Метод полных концентраций
- •Термодинамика адсорбции по Гиббсу
- •Уравнение адсорбции Гиббса
- •Адсорбция из жидких растворов на поверхности твердых адсорбентов
- •Теплоты адсорбции
- •Работа 3.1. Изучение адсорбции паров воды на твердом адсорбенте
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 3.2. Изучение адсорбции уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле
- •Интерферометрический метод анализа концентрации растворов.
- •Технология проведения адсорбции и методика определения равновесных концентраций растворов и расчета адсорбции по результатам эксперимента:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 3.3. Изучение адсорбции поверхностно-активных веществ (пав) на границе воздух-раствор
- •Измерение поверхностного натяжения жидкостей методом Ребиндера.
- •Расчет адсорбции на границе раздела водный раствор – воздух.
- •Порядок выполнения работы:
- •Проверка выполнимости правила Дюкло – Траубе
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •4. Газовая хроматография
- •Общие сведения о газовом хроматографе
- •Детекторы
- •Детектор по теплопроводности (дтп)
- •Пламенно-ионизационный детектор (пид)
- •Качественный и количественный анализ в газовой хроматографии.
- •Определение мольных теплот растворения газов и паров в жидкостях газохроматографическим методом
- •Порядок работы на хроматографе лхм-80
- •Работа 4.1. Качественный и количественный анализ смеси углеводородов с помощью газовой хроматографии на колонке с апьезоном, нанесенным на хроматон.
- •Определение качественного состава смеси углеводородов по совпадению времен удерживания компонентов контрольной смеси с временами удерживания углеводородов c6 - с9 .
- •Расчет поправочных коэффициентов для углеводородов c6 - с9 и определение количественного состава контрольной смеси углеводородов в мольных процентах.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 4.2. Определение мольных теплот растворения нормальных углеводородов c6- c9 в апьезоне хроматографическим методом
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 4.3. Определение индексов ковача веществ и их температурных коэффициентов на апьезоне
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Химическая кинетика
- •Кинетические уравнения реакций различных порядков Реакции нулевого порядка
- •Реакции первого порядка
- •Реакции второго порядка
- •Реакции n-го порядка
- •Способы определения порядков реакции.
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •Сложные реакции
- •Работа 5.1. Кинетика омыления этилацетата в присутствии ионов гидроксила.
- •Порядок выполнения работы:
- •Определение æ0.
- •Определение константы скорости реакции при разных температурах.
- •Определение энергии активации и предэкспоненциального множителя.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.2. Изучение кинетики гомогенно-каталитического разложения н2о2 .
- •Порядок подготовки установки к работе и работа на ней.
- •Порядок проведения кинетических опытов:
- •Варианты задания и методика расчетов.
- •Изучение зависимости скорости реакции разложения перекиси водорода от концентрации катализатора.
- •Влияние начальной концентрации н2о2 на период полупревращения. Определение порядка реакции.
- •III. Определение константы равновесия и константы скорости реакции разложения перекиси водорода.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.3. Изучение кинетики инверсии сахарозы.
- •Методика измерения угла вращения на поляриметре (сахариметре)
- •Методика измерения угла вращения на автоматическом поляриметре
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.4. Изучение кинетики реакции окисления иодид-ионов ионами трёхвалентного железа фотометрическим методом
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
Определение константы скорости реакции при разных температурах.
Для исследования зависимости константы скорости омыления уксусноэтилового эфира от температуры необходимо провести реакцию при 4 – 5 различных температурах, указанных преподавателем, определив для каждой температуры зависимость удельной электропроводности реакционной смеси от времени. Опыты проводить в одной и той же ячейке.
Для каждой точки рассчитать Сτ по формуле (5.30) и k по формуле (5.25). Результаты измерений для каждой температуры и рассчитанные из них значения записать в таблицы, аналогичные 5.1.2.
Если не наблюдается закономерного изменения k в ходе реакции, то вычислить среднеарифметическое значение k для данной температуры. В противном случае с помощью преподавателя выбрать интервал времени реакции, в котором k закономерно не изменяется, и рассчитать только для этого интервала. Определите доверительный интервал значений математического ожидания констант, соответствующей доверительной вероятности 0,90 (Используйте курс «Компьютерные технологии в химии»)
Определение энергии активации и предэкспоненциального множителя.
Рассчитайте константы скорости при нескольких температурах. Результаты запишите в таблицу 5.3. По данным таблицы 5.1.3 построить график зависимости натурального логарифма константы скорости реакции от обратной температуры (Т, К)-1 и рассчитать энергию активации и предэкспоненциальный множитель.
Таблица 5.1.3.
t, 0С |
Т, К |
|
ln |
1/T |
t1 |
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
…. |
|
|
|
|
ti |
|
|
|
|
Расчет проведите с помощью МНК, используя готовые программы курса «Компьютерные технологии в химии» и EXCEL или MATHSOFT MATHCAD.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К РАБОТЕ 5.1
Перед выполнением работы:
Сформулируйте цель данной работы.
Каков порядок и молекулярность исследуемой реакции?
Что называется константой скорости реакции и каков ее физический смысл?
По какой формуле рассчитывается константа скорости реакции.
Как определяется æо, æτ, Сτ? Расскажите последовательность проведения опытов.
Как из экспериментальных данных рассчитать кажущуюся энергию активации реакции омыления эфира?
К защите работы:
Какому порядку подчиняется реакция омыления эфира щелочью? Что означает совпадение порядка этой реакции с ее молекулярностью?
Дайте определение скорости химической реакции.
Запишите кинетическое уравнение для реакций второго порядка.
Что называется энергией активации реакции? Почему энергия активации, определяемая из экспериментальных данных, называется кажущейся? Какой смысл предэкспоненты?
Работа 5.2. Изучение кинетики гомогенно-каталитического разложения н2о2 .
Цель работы – Получить зависимости количества выделившегося кислорода от времени реакции при различных концентрациях катализатора и Н2О2, провести расчеты степени разложения Н2О2, скорости и константы скорости реакции, определить порядки реакции.
Перекись водорода в водных растворах самопроизвольно разлагается с образованием воды и кислорода
С катализаторами реакция значительно ускоряется, например, при введении в раствор ионов железа, меди, иода, бихромат-иона (гомогенно-каталитическое разложение) и в присутствии металлов – платины, кобальта и т.д. (гетерогенно-каталитическая реакция). В организме человека разложение перекиси водорода, образующейся в процессе обмена веществ, происходит под действием фермента каталазы (ферментативный катализ). Каталитические реакции являются сложными реакциями, протекающими в несколько стадий.
Порядком сложной реакции называется показатель степени при концентрации данного вещества (частный порядок) в уравнении зависимости скорости реакции от концентрации реагентов. Экспериментальное определение порядков реакции позволяет подтвердить (или опровергнуть) предполагаемый механизм реакции, найти константы стадий этого механизма.
Гомогенно-каталитическое разложение перекиси водорода в растворе под действием бихромат-иона в общем виде можно представить двумя стадии. В первой обратимой реакции образуются ионы промежуточного соединения , которые необратимо распадаются с выделением кислорода и исходного :
1.
2.
Если более медленно стадией (лимитирующей) является распад иона , то общая скорость реакции будет пропорциональна их концентрации
, 5.32
где - константа скорости второй стадии реакции.
Концентрацию промежуточного соединения можно выразить через константу равновесия первой стадии
, 5.33
где
- исходная (начальная) концентрация катализатора,
- равновесная концентрация катализатора,
- концентрация промежуточного продукта,
- равновесная концентрация перекиси водорода.
Вода находится в большом избытке, и её концентрацию можно считать постоянной. Выразив концентрацию ионов из (5.33) и подставив её в уравнение (5.32), получим
5.34
откуда следует что
скорость процесса линейно увеличивается с ростом концентрации катализатора,
порядок реакции по может изменяться от 0 до 2 (среднее значение n = 1).
Действительно, если равновесие сдвинуто в сторону образования промежуточного продукта, т.е. в уравнении (5.34) , порядок реакции по перекиси водорода равен нулю и скорость реакции равна . В случае, когда , равновесие сдвинуто в сторону исходного вещества и , то есть порядок реакции по перекиси водорода равен 2. Заметим, что сдвиг равновесия в ту или иную сторону зависит от температуры, поэтому порядок реакции может изменяться.
Поскольку сдвиг равновесия в ту или иную сторону зависит от температуры, порядок реакции разложения перекиси водорода изменяется с температурой.