Лабораторная работа, часть 1

Оп. 1.Зависимость скорости реакции от концентрации реаг. веществ

З

Рис. 2 - Порядок сливания реагентов (для быстрого и лучшего перемешивания)

ависимость скорости реакции от концентрации можно исследовать на примере реакции тиосульфата натрия с серной кислотой: Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + SO₂ + S¯. Появление мелкокристаллической серы вызывает опалесценцию (помутнение) раствора. По этому признаку можно косвенно судить о скорости протекающей реакции.

В три большие пронумерованные пробирки налейте по 5 мл 0,25 М раствора H₂SO₄, а в три другие пронумерованные пробирки налейте 0,5 М раствор Na₂S₂O₃: в первую пробирку ‑ 5 мл раствора Na₂S₂O₃, во вторую ‑ 10 мл, в третью ‑ 15 мл. Необходимо пользоваться разными цилиндрами, маркированными соответственно буквой «К» для кислоты и буквой «Т» для тиосульфата. Затем к содержимому первой пробирки добавьте 10 мл воды, второй пробирки ‑ 5 мл воды, в третью пробирку воду добавлять не нужно.

Быстро прилейте к кислоте подготовленный раствор тиосульфата, как показано на рисунке 2, и энергично перемешайте. По секундомеру определите время (t, сек) с момента добавления раствор тиосульфата до начала появления слабой опалесценции. Рассчитайте условную скорость реакции, как v = 1/t. Данные опыта и результаты расчетов внесите в таблицу:

№ опыта	объем растворов, мл			Условная концентрация раствора Na2S2O3	время до начала помутнения раствора t, сек	скорость реакции v=1/t, сек‑1
	Na2S2O3	H2SO4	H2O
1	5	5	10	1 С
2	10	5	5	2 С
3	15	5	-	3 С

Постройте график зависимости скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия. При построении графика следует использовать четыре точки. (Четвертая точка должна соответствовать нулевой концентрации этого вещества). Как с точки зрения закона действия масс должен выглядеть данный график (кривая, прямая, ломаная линия или др.)? График по своим экспериментальным точкам постройте с учетом этих теоретических представлений.

Сделайте вывод о влиянии концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры

Для опыта возьмите растворы тиосульфата натрия и серной кислоты тех же концентраций, что и в опыте 1. Налейте в три нумерованные пробирки по 5 мл раствора Na₂S₂O₃, а в другие три ‑ по 5 мл раствора H₂SO₄. Сгруппируйте пробирки в три пары (кислота ‑ тиосульфат). Первую пару поместите в стакан с водой, имеющей комнатную температуру, и выдержите минуты 3‑5 для выравнивания температуры (температуру контролировать термометром, погруженным в стакан с водой). После этого растворы слейте и зафиксируйте время (t, сек) до появления опалесценции. Вторую пару пробирок прогрейте в стакане с теплой водой до температуры, примерно на 10°С превышающей комнатную, и повторите опыт. Последнюю пару пробирок поместите в стакан со льдом и охладите до температуры примерно на 10°С ниже комнатной и вновь определите время до появления мути.

Данные опыта внесите в таблицу:

№ опыта	объем растворов, мл		температура t, °С	время до начала помутнения раствора t, сек	скорость реакции v=1/t, сек‑1
	Na2S2O3	H2SO4
1.	5	5
2.	5	5
3.	5	5

Выполните необходимые расчеты и постройте график в координатах "v=1/t" от "t"(°C).

Можно ли что‑либо определенное сказать относительно скорости данной реакции при 0°C? Можно ли эту точку использовать для построения графика?

Рассчитайте температурный коэффициент скорости реакции. Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от температуры, о количественном соответствии этой зависимости правилу Вант‑Гоффа. Объясните полученный результат.

Используя правило Вант‑Гоффа и уравнение Аррениуса, установите взаимосвязь между энергией активации и температурным коэффициентом скорости реакции. Рассчитайте E_акт. проведенной реакции и прокомментируйте полученный результат.