3.2 Экспериментальная часть

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ и от температуры можно изучить на примере реакции взаимодействия тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ с серной кислотой H₂SO₄:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄  Na₂SO₄ + SO₂ + Н₂О + S

Признаком протекания реакции является помутнение раствора вследствие выделения серы. Можно заметить время  (в секундах) от начала сливания растворов до начала помутнения и рассчитать скорость реакции, как величину, обратно пропорциональную времени . Все необходимые растворы отмеряйте с помощью соответствующих бюреток.

Опыт 3.1. Зависимость скорости реакции от концентрации

реагирующих веществ

Взять три пробирки, налить в первую пробирку 2,5 мл раствора Na₂S₂O₃ и 5,0 мл воды, во вторую пробирку – 5,0 мл раствора Na₂S₂O₃ и 2,5 мл воды, в третью пробирку – 7,5 раствора Na₂S₂O₃. В три другие пробирки налить из бюретки по 2,5 мл раствора H₂SO₄. Вылить одновременно раствор H₂SO₄ из пробирок с кислотой в растворы Na₂S₂O₃ в трех других пробирках. Заметить время по секундомеру от начала сливания растворов до начала помутнения каждого раствора. Результаты опыта внести в таблицу.

Таблица 3.1

№ проб.	Объем, мл			Суммарный объем	Относительная концентрация	Время появления мути, 	Относительная скорость реакции , с–1
	Na2S2O3	Н2О	H2SO4				vтеор.	vпракт.
1	2,5	5,0	2,5	10,0	1		1
2	5,0	2,5	2,5	10,0	2		2
3	7,5	0	2,5	10,0	3		3

Постройте график зависимости скорости реакции v_теор. от концентрации Na₂S₂O₃ (в относительных единицах). Отметьте на графике значения v_практ., полученные при вычислениях (рис.3.1).

Рис. 3.1.

Напишите уравнение реакции и сделайте вывод о зависимости скорости реакции от концентрации Na₂S₂O₃ при данных условиях.

Опыт 3.2. Зависимость скорости реакции от температуры

По правилу Вант-Гоффа при  = 1,8 получаем, что при повышении температуры на 10º скорость реакции увеличивается в 1,8 раза, на 20º – в 3,24 раза, на 30º – в 5,832 раза и т.д.

Налейте в каждую из трех пробирок по 5,0 мл раствора Na₂S₂O₃ и в каждую из трех других пробирок – по 5,0 мл раствора H₂SO₄. Первую пару пробирок (одна с Na₂S₂O₃, другая с H₂SO₄) слейте вместе при комнатной температуре и заметьте время помутнения раствора (₁, с). Вторую пару пробирок поместите в стакан с горячей водой с температурой, близкой к 60 ºС. В одной из пробирок периодически измеряйте температуру термометром, примерно в течение 4-5 минут. При достижении температуры раствора на 20º выше комнатной вылейте раствор H₂SO₄ в раствор Na₂S₂O₃, поместите пробирку снова в стакан с водой и определите время появления мути (₃, с). Разбавьте горячую воду в стакане холодной водой  до 40 ºС и поместите в стакан третью пару пробирок. Как в предыдущем опыте, в течение 4-5 минут измеряйте термометром температуру раствора в одной из пробирок. При достижении температуры раствора на 10º выше комнатной вылейте раствор H₂SO₄ в раствор Na₂S₂O₃ и заметьте время появления мути (₂, с). Результаты опыта запишите в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Номер пробирки	Объем, мл		Температура ºС опыта	Время появления мути	Относительная скорость реакции
	Na2S2O3	H2SO4			vтеор.	vпракт.
1	5,0	5,0	t1	1	1,0	1,0
2	5,0	5,0	t2	2	1,8
3	5,0	5,0	t3	3	3,24

Постройте график зависимости v_теор. от температуры. На этом же графике отметьте рассчитанные значения v_практ. (рис.3.2).

Рис.3.2.

Рассчитайте значение температурного коэффициента _практ исходя из опытных данных. Вычислите энергию активации данной реакции при повышении температуры на 10 ºС.