1 семестр ФИБС / Химия Яльмяшева / ЛР4
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра физической химии
ОТЧЕТ по лабораторной работе №4
по дисциплине «Химия» Тема: Скорость химических реакций
Студентка гр. 1587 |
|
Сысоева С.Р. |
|
Преподаватель |
|
|
Кириллова С.А |
Санкт-Петербург
2021
2
Цель работы: изучение влияния концентрации реагирующих веществ и температуры на скорость гомогенной химической реакции.
Основные теоретические положения
Скорость химической реакции – это изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства.
Мгновенная или истинная скорость химической реакции описывается выражением
и определяется тангенсом угла наклона касательной в точке, соответствующей текущему моменту времени.
Зависимость скорости химической реакции от концентрации определяется
законом действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, причем каждая из концентраций участвует в степени, равной стехиометрическому коэффициенту перед формулой данного вещества в уравнении реакции.
Константой скорости химической реакции называется скорость химической реакции, при условии, что концентрации реагирующих веществ постоянны и равны единице, и она зависит от от природы реагирующих веществ и температуры. Скорость химической реакции от температуры и описывается
правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10 °С увеличивается в
2-4 раза.
3
Физический смысл температурного коэффициента γ –показывает, во сколько раз изменяется скорость реакции при изменении температуры на каждые
10 градусов.
Зависимость константы скорости реакции от температуры описывается основным законом химической кинетики – уравнением Аррениуса:
Энергия активации химической реакции – называется минимальная энергия (в расчете на 1 моль), которой должны обладать реагирующие
частицы, чтобы столкновение между ними привело к реакции.
Энергия активации химической реакции зависит от природы реагирующих веществ и не зависит от температуры.
В лабораторной работе 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↓.
Закон действующих масс для реакции:
υ = k[H2S2O3]
Поскольку концентрация H2S2O3 в растворе прямо пропорциональна концентрации Na2S2O3, скорость реакции можно рассматривать как
υ = k[Na2S2O3].
4
5
Обработка результатов.
1. Зависимость скорости химической реакции от концентрации
Построить график зависимости относительной скорости химической
реакции от концентрации Na2S2O3.
Рис.1. График зависимости V от n
2. Зависимость скорости химической реакции от температуры
Построить график зависимости относительной скорости химической реакции от температуры.
Рис.2. График зависимости V от Т
6
На основании правила Вант-Гоффа: |
υ |
|
t |
|
2 |
температурный коэффициент γ для трех пар:
t |
2 |
t |
|
1 |
υ |
|
γ |
10 |
t |
|
|
|
|
1 |
|
|
, выразить и рассчитать
|
|
|
|
|
|
υ |
|
|
|
RT T |
|
ln |
T |
|
|
|
|
2 |
||
|
|
|
1 2 |
|
υ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
T |
На основании формулы |
a |
|
|
1 |
||
|
T |
T |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
2 |
|
|
1 |
реакции для трех пар температур.
рассчитать энергию активации
Выводы: Скорость имеет линейную зависимость от концентрации Na2S2O3
и степенную зависимость от температуры опыта. Температурный коэффициент в данном опыте равен 1,6, что меньше 2, значит, правило Вант-Гоффа не соблюдается, т.к. энергия активации равна 39,5 кДж/моль; 43,4 кДж/моль и 41,4
кДж/моль и реакции протекают за короткий промежуток времени.