Изменения относительного количества реагентов

Цель работы: ознакомление с закономерностями протекания гомогенных реакций и одним из методов определения частных и общего порядков реакции.

Исследуемая реакция протекает по уравнению

. ………….(а)

Выделяющийся йод мгновенно вступает во взаимодействие

. (б)

Кроме того, в смеси протекает медленная реакция, практически не влияющая на исследуемую реакцию

.

Скорость реакции (а) можно выразить уравнением ,

где , и - частные порядки реакции.

Общий порядок реакции равен .

Для контроля скорости изучаемого взаимодействия удобна сопровождающаяся посинением реакция (б), по ней скорость равна: .

Очевидно, что

= .

Поэтому для константы скорости реакции можно записать соотношение

. (31)

Если изменять последовательно относительные количества , и , сохраняя концентрации оставшихся двух видов ионов постоянными, то скорость изучаемой реакции будет изменяться в том же соотношении, в каком изменяется концентрация в соответствии с кинетическим уравнением (с учетом показателя степени).

Приборы и материалы: секундомер, 2 химических стакана, мерный цилиндр на 100 см³ для дистиллированной воды, пипетки на 20, 10 и 5 см³. Растворы: 0,05М ; 0,5М ; 0,01М ; 0,5М ; 0,05 М , крахмал.

Порядок выполнения работы

1. В меньший стакан налить растворы , , и воду, в больший – растворы , , крахмал и воду в количествах, указанных в первой строчке табл. 7.

2. Быстро влить первую смесь растворов во вторую и включить секундомер. В тот момент, когда раствор приобретет синюю окраску, секундомер отключить и записать его показания в табл. 7.

Таблица 7

Соотношения объемов растворов в опытах и экспериментальные данные

Объемы растворов, см3								, с		, с-1
Малый стакан				Большой стакан
			Во- да			Во-да	крахмал
10	20	10	60	20	10	65	5
20	20	10	50	20	10	65	5
10	40	10	40	20	10	65	5
10	20	10	60	40	10	45	5

3. Повторить то же самое, изменяя объемы растворов в соответствии со второй, третьей и четвертой строками таблицы, всякий раз записывая показания секундомера в момент посинения раствора.

4. Считая первый опыт стандартным, определить частные порядки реакции относительно ионов , и , суммированием найти общий порядок реакции. Для определения частных порядков необходимо сравнивать время протекания реакции. Двукратное увеличение концентрации того или иного компонента приводит к сокращению времени реакции, при этом уменьшение времени реакции в два раза свидетельствует о первом порядке по данному компоненту, а уменьшение времени в четыре раза – о втором порядке.

5. Рассчитать константу скорости реакции для всех случаев по уравнению (31). При расчете ионных концентраций необходимо учитывать разведение растворов по формуле (10), не забывая, что общее количества раствора получилось равным 200 см³. Концентрацию ионов водорода вычислять по формуле буферной смеси (см. ниже пример расчета).

6. По уравнению (3) определить среднее значение константы скорость реакции .

7. Дать оценку погрешности опытов, используя критерий Стьюдента.

Пример расчета ионных концентраций

Для первого опыта концентрации ионов будут равны:

для иона ;

для иона ;

для иона ,

для иона .