Экспериментальная часть

Опыт 1. Зависимость скорости реакции

от концентрации реагирующих веществ

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ изучают на примере взаимодействия динатрия тиосульфата с серной кислотой

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O + S 

Признаком реакции является помутнение раствора вследствие выделения серы.

В трех пробирках приготовьте равные объемы растворов динатрия тиосульфата различной концентрации, добавив в две пробирки воду, как указано в таблице.

Номер пробирки	Количество капель р-ра		Колич. капель 2 н H2SO4	Относит. концент- рация Na2S2O3	Темпера- тура опыта, оС	Время проявления мути, c	Относит. скорость реакции, v = 1/t, c-1
	1 н Na2S2О3	Н2О
1 2 3	4 8 12	8 4 -	1 1 1	1 2 3

В пробирку № 1, заметив время, внесите 1 каплю 2 н раствора серной кислоты. Отметьте время помутнения раствора. Опыт повторите с пробирками № 2 и 3.

Рассчитайте v = 1/t. Постройте график зависимости скорости реакции от концентрации Na₂S₂O₃.

Опыт 2. Зависимость скорости реакции

от температуры

Зависимость скорости реакции от температуры изучают на примере реакции

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O + S  .

По правилу Вант-Гоффа (при  = 1,8)

В термостат с температурой на 10 ^оС выше комнатной поместите две пробирки: одну с 4 каплями 1 н раствора динатрия тиосульфата и 8 каплями воды, другую с одной каплей 2 н раствора серной кислоты («1 н» означает с_эк = 1 моль/л). Через 3…5 мин слейте содержимое обеих пробирок и отметьте время проявления мути.

Повторите опыт для температуры на 20 ^оС выше комнатной. Результаты опыта при Т₂ и Т₃ (пробирки 2 и 3) запишите в таблицу, а также возьмите данные из опыта 1 при Т₁ (пробирка № 1).

Номер пробирки	Температура, С	Время проявления мути, с	Скорость реакции, v = 1/t
1 2 3

Постройте кривую зависимости скорости от температуры. Рассчитайте значение температурного коэффициента.

Опыт 3. Влияние поверхности раздела

реагирующих веществ на скорость реакции

в гетерогенной системе

В две пробирки налейте по 10 капель концентрированной соляной кислоты. Одновременно в одну пробирку внесите кусочек мрамора, а в другую – порошок мрамора (массы образцов должны быть примерно одинаковы).

Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде. Запишите кинетическое уравнение скорости реакции. Отметьте влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Опыт 4. Гетерогенный катализ

Налейте в пробирку 5…8 капель 30%-го (по массе) раствора водорода пероксида. Внесите в раствор на кончике микрошпателя МnО₂ и наблюдайте выделение газа. Напишите уравнение разложения водорода пероксида и кинетическое уравнение скорости реакции.

Опыт 5. Влияние концентрации веществ

на химическое равновесие

В данном опыте изучают обратимую реакцию взаимодействия железа трихлорида с аммонием роданида. Железо трироданид Fe(CNS)₃ придает раствору кирпично-красную окраску. По изменению интенсивности окраски можно судить об изменении концентрации Fe(CNS)₃, т.е. о смещении равновесия в ту или иную сторону.

В химический стаканчик внесите по 2…4 капли разбавленных растворов железа трихлорида FeCl₃ и аммония роданида NН₄CNS и добавьте воды до образования прозрачного раствора кирпично-красного цвета. Налейте раствор в четыре пробирки примерно по 1 мл. Поставьте все пробирки в штатив.

В одну из пробирок добавьте 2…3 капли железа трихлорида, в другую – 2…3 капли аммония роданида, в третью – 1…2 микрошпателя соли аммония хлорида NН₄Cl, четвертую пробирку оставьте для сравнения.

При необходимости растворы размешайте энергичным встряхиванием или стеклянной палочкой.

При оформлении отчета отметьте изменение интенсивности окраски в каждом случае. Запишите уравнение реакции между FeCl₃ и NН₄CNS , выражение скорости прямой и обратной реакции, условие химического равновесия и выражение константы равновесия данной реакции.

В каком направлении смещается равновесие и как изменяется концентрация каждого компонента в случае добавления: а) железа трихлорида; б) аммония хлорида; в) аммония роданида?

Результаты опытов поместите в таблицу.

Номер про- бирки	Добавили в раствор	Изменение интенсивности окраски раствора	Направление смещения равновесия	Изменение сисх и спрод при смещении
1	FeCl3
2	NН4Cl
3	NН4CNS

Опыт 6 . Адсорбция уксусной кислоты

активированным углем

Адсорбцию (поверхностную концентрацию Г) уксусной кислоты рассчитывают как разность между исходной (с_исх.) и равновесной (с_р) концентрациями уксусной кислоты:

Г = (с_исх - с_р)V/m_с.

Объем раствора уксусной кислоты V измеряют мерным цилиндром; m_с – масса угля. Три навески по 1,0 г активированного угля внесите в чистые сухие колбы. Влейте в колбы по 50 мл раствора уксусной кислоты различной концентрации: в первую колбу – раствор № 1, во вторую – раствор № 2, в третью – раствор № 3. Для ускорения процесса адсорбции периодически взбал-тывайте содержимое колб.

Через 20 мин после начала адсорбции отфильтруйте растворы через бумажный фильтр в конические колбы и определите в фильтратах равновесные концентрации. Для этого в коническую колбу отберите пипеткой 10 мл фильтрата, добавьте 2…3 капли фенолфталеина и проведите титрование 0,1 н раствора щелочи:

V_кисл  с_кисл = V_щ  с_щ.

По результатам опыта рассчитайте адсорбцию уксусной кислоты для каждого раствора. Полученные данные внесите в таблицу. Сделайте вывод о зависимости концентрации адсорбата Г от концентрации кислоты в растворе.

Номер раствора	сисх., моль/л	ср, моль/л	Г, моль/г
1 2 3	0,05 0,1 0,2

Опыт 7. Десорбция уксусной кислоты

В чистую колбу налейте 50 мл воды, внесите в нее фильтр с углем пробы № 1 и перемешайте. Через 20 мин отфильтруйте. Определите в нем концентрацию десорбированной уксусной кислоты, как в предыдущем опыте. Рассчитайте количество десорбированной уксусной кислоты в процентах по отношению к адсорбированной:

% десорбции = с_дес 100/( с_исх – с_р).