Лабораторная работа №2. Химическая кинетика

Цель работы: Изучить влияние различных факторов на скорость протекания химических реакций и па состояние химического равновесия.

Опыт 1.Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ.

Изучаемая реакция - взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой при различной концентрации тиосульфата

Na₂S₂O₃ + Н₂SО₄ = Na₂S0₄ + Н₂S₂О₃

Н₂S₂О₃ = Н₂О + SО₂ + S

Выполнение работы: В три пробирки последовательно поместить по :

В 1-ую - 8мл тиосульфата натрия,

Во 2-ую - 4мл тиосульфата натрия и 4мл дистиллированной воды

В 3-ью - 2мл тиосульфата натрия и 6мл дистиллированной воды и в каждую последовательно по 2мл раствора серной кислоты, одновременно включив секундомер, и измеряя время от момента добавления кислоты до появления в растворе пробирки опалесценции (помутнения). Результаты наблюдения заносим в таблицу:

№	Na2S2O3	Н20	Н2SО4	Относительная	Время течения	Условная
пробирки				Концентрация	реакции	Скорость
				Na2S2O3	1(сек)	V=1/t
1
2
3

Построить график зависимости скорости реакции от концентрации, отложив по оси абцисс относительную концентрацию Na₂S₂O₃,а по оси ординат условную скорость реакции.

Опыт 2. Влияние температуры на скорость химической реакции.

Изучаемая реакция - взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой при различных температурах. Уравнение реакции те же, что в 1-ом опыте.

Выполнение работы: В три широкие химические стаканы поместить по две пробирки: в одну налить 2мл Na₂S₂O₃+ 6мл дистиллированной воды во вторую - 2мл Н₂SО₄ .Затем в первый стакан налить воду комнатной температуры; во вторую воду на 20 градусов выше; в третью еще на 20 градусов выше (около 60 градусов). Уровень воды должен быть выше

уровня растворов в пробирках. Через несколько минут можно приступать к опыту: во всех пробирках последовательно попарно слить растворы Na₂S₂O₃ и Н₂SО₄.|, включая каждый раз секундомер. Результаты наблюдения заносим в таблицу:

Номер стакана	Температура	Время течения	Условная скорость
	воды в стакане	реакции (:(сек)	Реакции V= 1/t
1
2
3

Построить график зависимости скорости реакции от температуры, откладывая по оси абсцисс - температуру, а по оси ординат- условную скорость реакции.

Опыт3. Смещение химического равновесия реакции при изменении концентрации участвующих в реакции веществ.

Изучаемая реакция - взаимодействие между хлоридом железа (III) и роданидом калия. Окрашенный продукт реакции в красный цвет роданид железа позволяет легко наблюдать за смешением химического равновесия по изменению интенсивности окраски раствора в пробирке. Реакция протекает по уравнению:

FеС1₃ + 3KSCN = Fе(SСN)₃ + ЗКС1.

Выполнение работы: Смешать в пробирке по 1мл раствора FеС1₃ и раствора KSCN. Разлить полученный окрашенный раствор на четыре пробирки, разбавив в каждой раствор дистиллированной водой в соотношении 1:5. Перемещать содержимое каждой до однородного окрашивания и прибавить в 1-ую 2-3 капли KSCN, во 2-ую 2-3 капли раствора FеС1₃, а в 3-ью прибавить сухую соль КС1. Перемешав содержимое пробирок, наблюдать изменение окраски и объяснить его с точки зрения принципа Ле-Шателье. Сделать запись соответствующих выводов в тетради.

Упражнения и задачи

1. Написать математическое выражение скорости для следующих реакций: Н₂+С1₂ -> 2НСl

2Н₂+О₂ -> 2Н₂0

СиО+Н₂ -> Си + Н₂0

2. Чему равна константа скорости химической реакции? Каков физический смысл этой величины?

3. Как изменяется скорость реакции:

2 N0+0₂ -> 2N0₂

а) при увеличении концентрации N0 в два раза; б) при одновременном уве­личении концентрации N0 и О₂ каждой в три раза?

4. Во сколько раз реакция горения серы в чистом кислороде должна проте­кать быстрее, чем в воздухе?

5. Как изменится скорость химической реакции 2А+2В->С , а) если концентра­цию одного из реагирующих веществ увеличить в три раза, б) температуру смеси понизить на 30 °С? Температурный коэффициент равен 2.

6. Написать математическое выражение константы химического равновесия для следующих реакций:

N₂+ЗН₂ó2NНз

2N0₂óN₂0₄

7. В какую сторону сместятся равновесия реакций:

2СО + 0₂ ó2С0₂ + 568,48 кДж

2S0₂+0₂ó2S0₃+172,38 кДж

2НВг óН₂+Вг₂- 59,83 кДж

2N₂+0₂ó2N₂0-56,90 кДж

а) при понижении температуры; б) при повышении давления?

8. Равновесие реакции H₂+I₂ó2HI установилось при следующих концентра­циях участвующих в ней веществ: [H₂] =0,3 моль/л, [I₂] =0,08 моль/л, [HI] =0,35 моль/л. Определить исходные концентрации иода и водорода.

9. Скорость образования HI из иода и водорода при 443 °С в момент, когда [H₂]=[I₂]=l, составляет 1,5^.10^-2 моль/с. Скорость распада иодоводорода при той же температуре и при [HI] =1 составляет З^.10^-4 моль/с. Определить констан­ту равновесия реакции при указанной температуре.

10. Исходные концентрации иода и водорода при синтезе иодоводорода со­ставляли каждая 1 моль/л. Вычислить равновесные концентрации веществ при 450°С, если константа химического равновесия при этой температуре равна 50.

11. Определить константу равновесия реакции N₂0₄ó2N0₂, если исходная концентрация N₂0₄=0,02 моль/л и к моменту равновесия диссоциация его составля­ет 60%.

12. При некоторой температуре равновесные концентрации в системе

2S0₂+ +02ó2S0з составляли соответственно [S0₂] =0,04 моль/л, [0₂] =0,06 моль/л, [SОз] =0,02 моль/л. Вычислить константу равновесия и исходные концентрации оксида серы (IV) и кислорода.