Изучение зависимости скорости химической реакции от температуры

Цель работы: изучение влияния температуры на скорость химической реакции и ознакомление с методикой определения кинетических констант уравнения Аррениуса.

Исследуемая реакция протекает по уравнению:

.

За скоростью её протекания процесса удобно следить по изменению концентрации йода, оттитровывая его раствором гипосульфита натрия с использованием крахмала в качестве индикатора.

Приборы и материалы: термостат, термометр, часы, реакционная колба, бюретка на штативе с колбой для титрования, пипетки на 10 см³ - 3 шт., на 5 см³ – 1 шт. Растворы: 0,02 М , 0,0005М , 0,25М , 0,05 М , крахмал.

Порядок выполнения работы

Температура опытов задается преподавателем.

1. Отмерить в колбу пипетками по 10 см³ растворов персульфата аммония и серной кислоты и поместить её в термостат.

2. Когда раствор примет температуру термостата, влить в него 5 см³ раствора йодида калия и вернуть колбу в термостат. Заметить по часам время вливания и считать его за начало опыта.

3. Через 5 минут от начала опыта отобрать из реакционной смеси пробу в 10 см³ и оттитровать её раствором гипосульфита натрия до полного обесцвечивания (индикатор – крахмал). Для замедления реакции во время определения концентрации йода в колбу для титрования следует налить холодной воды.

5. Через 10 минут от начала опыта ещё раз отобрать пробу в 10 см³ и также оттитровать её.

6. То же самое проделать, повышая температуру в соответствии с заданием преподавателя.

7. Результаты записать в таблицу(11)

Таблица 11

Температура опыта, t 0C	τ, мин	см3	Ci, М
t1	5
	10
t2	5
	10
t3	5
	10

8. Рассчитать константу скорости реакции для всех шести случаев по следующей формуле:

(48)

где а – начальная концентрация персульфата аммония; начальная концентрация иодида калия; х – убыль концентрации. При расчете учесть, что убыль концентрации х равна концентрации йода, рассчитанной по данным титрования (табличные значения). Начальные концентрации персульфата аммония и йодида калия определить с учетом разведения: и .

9. Найти среднее из двух значений константы скорости реакции при каждой температуре и записать результаты в таблицу (12):

Таблица 12

№ опыта
1
2
3…

10. Построить график зависимости и графически определить энергию активации и предэкспоненциальный множитель.

11. Определить энергию активации и предэкспоненциальный множитель расчетным путем по уравнению (40) и (41) и сравнить полученные результаты с найденными графически.

12. Определить относительную ошибку в определении энергии активации по формуле , считая за среднеарифметическое значение, полученное графически.

13. Вычислить энтропию активации изучаемой реакции по уравнению (42) и температурный коэффициент реакции γ по соотношению (35).

Контрольные вопросы

1. Основные представления о механизме химических реакций.

2. Кинетические теории.

3. Основные представления теории активных столкновений и теории промежуточных соединений.

4. Методы изучения влияния температуры на кинетические закономерности реакции.

5. Кинетические особенности исследуемой реакции.

6. Графическое определение энергии активации по опытным данным.

7. Расчетные способы определения предэкспоненциального множителя и энергии активации реакции по опытным данным.

8. Способы определения погрешности эксперимента.

Работа 9. Определение константы скорости реакции омыления