Лабы 1 Семестр / 0207_ЛР5-отчет_Маликов

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра физической химии

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Химия»

Тема: ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА ЭЛЕКТРОЛИТА ЗАДАННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

Студент гр. 0207		Маликов Б.И.
Преподаватель		Кириллова С.А.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы.

Изучение влияния концентрации реагирующих веществ и температуры на скорость гомогенной химической реакции.

Основные теоретические положения.

Скоростью химической реакции называют изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

Согласно закону действия масс при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Например, скорость v реакции (mА + nB) записывается следующим образом:

v  k[A]^m [B]ⁿ

где k  константа скороcти реакции, зависящая от природы реагирующих веществ и температуры; [A], [B]  концентрации реагирующих веществ, моль  л^-1 ; m, n  стехиометрические коэффициенты.

Скорость большинства гомогенных реакций согласно эмпирическому правилу Вант-Гоффа при повышении температуры на 10 °С увеличивается в 24 раза:

Интегрирование в интервале (Т1  Т2 ) уравнения Аррениуса:

Уравнение Аррениуса устанавливает зависимость константы скорости k химической реакции от температуры T.

Энергией активации реакции называется минимальная энергия (в расчете на 1 моль), которой должны обладать реагирующие частицы, чтобы столкновение между ними привело к реакции.

При допущении, что в малом температурном интервале Е не зависит от температуры, позволяет вычислить энергию активации:

где Е – энергия активации, кДж/моль; R = 8.314 Дж  моль^-1  K^-1  универсальная газовая постоянная; T₁ , Т₂  абсолютная температура, К. Для приближенных расчетов отношение k₂ / k₁ может быть заменено отношением v_t2/ v_t1 .

Для исследования зависимости скорости реакции от концентрации и температуры используется реакция взаимодействия серной кислоты (H₂SO₄) и тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃). Эта реакция протекает в две стадии:

1) Na₂S₂O₃ H₂SO₄  H₂S₂O₃ Na₂SO₄,

2) H₂S₂O₃  H2O  SO₂   S.

Экспериментально доказано, что первая стадия протекает с большой скоростью. Скорость всей реакции в целом определяется скоростью второй (медленной) стадии в соответствии с: v  k[H₂S₂O₃] . Поскольку концентрация H₂S₂O₃ в растворе прямо пропорциональна концентрации Na₂S₂O₃ , скорость реакции можно рассматривать как v  k[Na₂S₂O₃] .

Обработка результатов измерений.

1. Зависимость скорости химической реакции от концентрации Na₂S₂O₃

2. Зависимость скорости химической реакции от температуры

На основании правила Вант-Гоффа: , выразим и рассчитаем температурный коэффициент γ для трех пар:

2,2=1∙

2,2= γ^1,1

γ ₁₂=2,05

2. υ_t3=υ_t2∙

5=2,2∙

2,3= γ^1,3

γ ₂₃=1,90

3. υ_t3=υ_t1∙

5=1∙

5= γ^2,4

γ ₁₃=1,95

γ ₁₂≈ γ ₂₃≈ γ ₁₃

Значения приблизительно равны.

На основании формулы рассчитаем энергию активации реакции для трех пар температур:

E_a12⁼ =53411 [Дж/моль]

E_a23⁼ =50899 [Дж/моль]

E_a13⁼ =52100 [Дж/моль]

E_a12≈E_a23≈E_a13

Значения приблизительно равны.

Вывод.

В ходе данной лабораторной работы мы получили ряд данных, на основании которых определили значения температурного коэффициента и энергию активации для трех пар температур. Сравнив полученные значения выяснили, что они приблизительно равны, что говорит о справедливости правила Вант-Гоффа. Используя данные из протокола наблюдений, мы получили графики зависимости скорости реакции от: в первом случае – концентрации Na₂S₂O₃, во втором – температуры. Анализируя график 1, мы выяснили, что скорость реакции увеличивается с увеличением концентрации Na₂S₂O₃. Анализируя график 2, выяснили, что скорость реакции увеличивается с увеличением температуры.