Підготовка до роботи

Дані методичні вказівки до лабораторних робіт складені відповідно до робочої програми курсу “Хімія” для студентів факультету обладнання харчових і переробних виробництв спеціальності 7.090221.

Метою виконання лабораторного практикуму є набуток студентами практичних навичок проведення лабораторних досліджень і закріплення на практиці теоретичних знань.

В результаті виконання лабораторних робіт за наведеними темами студенти повинні знати сучасний стан і шляхи розвитку хімії, роль хімії в створенні нових матеріалів, розв’язанні енергетичної проблеми, в раціональному використанні природних багатств і охороні природи, світоглядне значення значення хімічних теорій і законів, фізичні і хімічні властивості та практичне значення речовин; уміти користуватися прийомами логічного мислення (аналізу, синтезу, порівняння, абстрагування тощо), спостерігати і пояснювати хімічні явища, що відбуваються в природі, лабораторії, на виробництві і повсякденному житті, користуватися навчальною і довідковою літературою, розв'язувати хімічні задачі, виконувати хімічні досліди і правила техніки безпеки.

До заняття в лабораторії хімії студент допускається після підготовки теоретичного матеріалу за рекомендованою літературою і конспектом лекційного курсу, а також оформлення лабораторного журналу за рекомендованою в методичних вказівках формою.

В ході лабораторної роботи студент повинен заносить в свій лабораторний журнал дані, що були ним одержані в процесі роботи.

Робота вважається виконаною після звіту студента перед викладачем про лабораторну роботу і наявності підпису викладача цієї роботи.

Лабораторна робота № 1 Хімічна кінетика та хімічна рівновага.

Мета роботи – вивчення закономірностей протікання хімічних процесів у часу. У процесі виконання роботи студенти повинні набути знання про залежність швидкості хімічної гомогенної реакції від концентрації реагуючих речовин, від температури, про вплив концентрації реагуючих речовин на зміщення хімічної рівноваги в розчині, про гетерогенний каталіз, навичкам виконання експериментальних досліджень.

Дослід № 1. Залежність швидкості хімічної гомогенної реакції від концентрації реагуючих речовин.

Виконання проводиться за допомогою реакції взаємодії тіосульфату натрію із сірчаною кислотою:

Na₂ S₂O₃ + H₂SO₄ =S↓ + Na₂SO₄ +SO₂ + H₂O

В даному досліді (і далі) вимірюється не швидкість реакції, а величина, що зворотньопропорціональна їй, тобто проміжок часу між початком реакції та її кінцевим результатом, що спостерігається (помутнення розчину за рахунок виділення сірки ). Якщо цей проміжок часу позначити t , то швидкість реакції =1/t.

Приготуйте 4 однакових пробірки i три бюретки для точного вимірювання розчинів тіосульфату натрію (Na₂S₂O₃), сірчаної кислоти i дистильованої води. До пробірки № 1 додайте 2 мл розчину Na₂S₂O₃ i 4 мл дистильованої води. В пробірки № 2,3 та 4 налийте відповідно по 3,4,6 мл розчину Na₂S₂O₃ та 3,2,0 мл води. Вci пробірки поставте в штатив. В суху пробірку відміряйте 6 мл сірчаної кислоти, i, включивши секундомір, швидко перелийте ii до пробірки № I.Уважно спостерігайте за розчином в пробірці, відмітьте час /число секунд - ₁/ від моменту зливання розчинів Na₂S₂O₃ i H₂SO₄ до появи помутніння в пpoбiрці № I. Подібні вимірювання зробіть для пpo6ipок № 2,3,4, додаючи до кожної з них по 6 мл H₂SO₄, відмічаючи при цьому за допомогою секундоміра проміжок часу (₂, ₃, ₄) від моменту зливання розчинів до появи муті в відповідних пробірках /№ 2,3,4/. Дані досліду занесіть в таблицю.

Таблиця 1.1.

№ про-бірки	Об’єм розчинуNa2S2O3	Об’єм води, мл	Час, сек 	Відносна концентр. умовні одиниці Na2 S2O3	Швидкість реакції в умовних од. =1/.	Швидкість реакції в відн. умовних одиницях
1	2	3	4	5	6	7
1	2	4		С	1\t1

Продовження таблиці 1.1.

1	2	3	4	5	6	7
2	3	3		1.5 С	2\t2
3	4	2		2 C	3\t3
4	6	0		3 C	4\t4

Враховуюи результати, що одержані, намалюйте графік залежності швидкості () реакції від концентрації тіосульфату (С). На вісі абсцис відкладіть в певному масштабі відносну концентрацію (С; I, 5C; 2C; 3C). На вісі ординат – відповідну швидкість (₁, ₂, ₃, ₄). Зробіть висновок про залежність реакції від концентрації реагуючих речовин. Чи співпадає Ваш висновок із законом діяння мас?

Дослід № 2. Вплив температури на швидкість гомогенної хімічної peaкції.

Дослідження проводять за допомогою реакції, що описана в попередньому досліді.

Приготуйте 8 пробірок, 4 з них пронумеруй­те, зробивши відповідні надписи /1,2,3,4/. В пробірки, що пронумеровані, додайте з бюретки по 4 мл розчину Na₂ S₂O₃, а в останні 4 пробірки додайте по 4 мл розчину сірчаної кислоти. Одну пробірку з розчином Na₂S₂O₃ і одну пробірку з H₂SO₄ помістіть в хімічний стакан, заповнений водою з температурою 10-15ºC, на 5-7 хвилин. Відмітьте температуру води в стакані (вона дорівнюе температурі розчинів в пробірках), включіть секундомір i одночасно швидко влийте H₂SO₄, в пробірку №1 з тіосульфатом натрію.

Уважно слідкуйте за змінами в пpo6ipцi. В момент появи мyтi виключіть секундомір i запишіть проміжок часу (₁) в секундах від початку peaкції до появи муті або опалесценції. Наступну пару пробірок /другу/ - одну iз H₂SO₄ i одну iз розчином Na₂S₂O₃ - перенесіть в стакан з водою (~20-25ºC). За допомогою термометру слідкуйте за зміною температури води в стакані. Через декілька хвилин злийте розчини і визначте за допомогою секундомеру час _2. Наступну пару пpo6ipoк /третю/ - одну iз H₂SO₄ i одну iз розчином Na₂ S₂O₃ -перенесіть в стакан з водою (~30-35ºC). За до­помогою термометру слідкуйте за зміною температури води в стакані. Через декілька хвилин злийте розчини i визначте за допомо­гою ceкундомірy час ₃ .Четверте вимірювання зробіть при тeмпepaтypi ~40-45ºC. Під час вимірювання температура води в стакані повинна залишатися пocтiйнoю (можливе відхилення 0,5°С). Дані досліду занесіть в таблицю.

Таблиця 1.2.

№ проб.	Температура досліду, t ºC	Час,сек, 	Швидкість реакції в умовних 1/t	Швидкість реакції в відн. умовн. одиницях
1	t1	1
2	t2	2
3	t3	3
4	t4	4

Bci результати дослідів зобразіть графічно, на вici абсцис відкладіть температуру, а на вici ординат - швидкість реакцiї в умовних відносних одиницях.

Дослід № 3. Гетерогенний каталіз.

Покладіть в пробірку 2 мл розчину пероксиду водню з масовою часткою Н₂О₂ 3% . Спостерігайте, чи йде розкладання пероксиду водню в звичайних умовах? Додайте в пробірку мікрошпатель МпО₂. Опишіть зовнішній ефект реакції, що спостерігається. Піднесіть до отвору пробірки тліючу лучину. Складіть рівняння peaкціїi розкладання пероксиду водню. Яку роль виконуе в даній peaкціїi МпО₂? Чому дана каталітична реакція відноситься до типу гетеро-генних реакцій?

Дослід № 4. Вплив концентрації реагуючих речовин на зміщення хімічної рівноваги в розчині.

Дослідження проводить за допомогою оборотної реакції:

3 KCNS + FeCl ₃ Fe(CNS) ₃ + 3KCl

В даній оборотній реакції легко можна прослідкувати зміщення рівноваги за допомогою зміни в розчині інтенсивності криваво-червоного забарвлення роданіду заліза /III/.

В 4 пробірки помістіть по 2-3 мл 0,002 М розчину FeCl₃ i такий же об'єм 0,006 М розчину KCNS . Розчини перемішайте скляною паличкою i поставте до штативу. Одну пробірку з одержаним розчином збережіть як еталон для зрівняння. В останні пробірки додайте такі реактиви:

до першої - 1-2 мл насиченого розчину KCNS ,

до другої - 1-2 мл насиченого розчину FeCl₃,

до третьої - мікрошпатель KCI. Зрівняйте інтенсивність забарвленння розчинів із інтенсивністю забарвлення еталону.

На підставі проведення досліджень зробіть висновок про напрямок зміщення рівноваги даної реакції при додаванні: а) хлориду залізу (III) , (б) роданіду калію, (в) хлориду калію.

Чи відповідають ваші висновки принципу Ле- Шательє?

Завдання на самостійну роботу. Розібрати теоретичний матеріал за темою, підготуватися до відповідей на контрольні питання.