Лаба2

Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2

«Изучение кинетики химических реакций»

Студентка группы 3331505/10001 Гричачина А.А.

Преподаватель Крылов Н.И.

Санкт-Петербург

16.10.2021 г.

Опыт №1

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость гомогенной химической реакции

Ход работы

Приготовим три раствора тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ различной концентрации, для чего в три сухих вымытых пробирки внесем: в первую – 4 капли раствора Na₂S₂O₃ (C_M=0,5M) и 8 капель воды H₂O, во вторую – 8 капель раствора Na₂S₂O₃ и 4 капли H₂O, в третью 12 капель раствора Na₂S₂O₃. Первую и вторую пробирки осторожно встряхиваем для перемешивания.

Во все три пробирки последовательно добавляем по 1 капли серной кислоты H₂SO₄ (C_M=1M), каждый раз точно отмечая по секундной стрелке часов появление легкой опалесценции (начало помутнения раствора) в результате осаждения серы в ходе реакции:

Исходные реагенты необходимо капать в пробирку, не попадая на ее стенку; отсчет времени начинаем точно с момента попадания капли H₂SO₄ в исходный раствор. После окончания опытов моем пробирки, пока выпавшая в осадок сера не слежалась.

Расчётные формулы

По закону действующих масс:

(1)

Где и – текущие молярные концентрации тиосульфата натрия и серной кислоты.

Определение текущих концентрация сложная экспериментальная задача, однако, из-за малой длительности эксперимента (менее 1 мин) текущие концентрации можно считать приближенно равными начальным. Тогда, вследствие постоянства начальной концентрации серной кислоты, доказательство применимости закона действующих масс для данной реакции сводится к экспериментальному доказательству линейной зависимости скорости реакции от начальной концентрации тиосульфата натрия:

(2)

В основе экспериментального измерения скорости данной реакции лежит определение ее скорости по отношению к изменению концентрации коллоидного раствора серы, образующееся в результате реакции 1. Видимыми для наблюдателя беловатый раствор серы становится при достижении определенной и постоянной для данного наблюдателя концентрации , тогда:

(3)

Где (4) Δ τ=t₂-t₁; t₁ – время начала реакции; t₂ – время конца реакции, когда в растворе серы с концентрацией , минимальной для ее фиксирования и постоянной для одного и того же наблюдателя.

По данным эксперимента рассчитаем условную константу скорости реакции для каждого опыта, а также ее среднее значение:

(5) (6)

Таблица

Исходные данные вносим в 1-6 столбик таблицы на следующей странице.

В столбец 7 – данные, высчитанные по формуле 4 в ходе эксперимента.

В столбец 8 высчитаем условную скорость по формуле (3), в столбец 9 – условную константу скорости реакции для каждого опыта по формуле (5).

Таблица 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Номер пробирки (наблюдения)	Число капель Na2S2O3	Число капель H2O	Число капель H2SO4			Время течения реакцииΔ τ, с	Условная скорость реакции 1/ Δ τ, с-1	Константа скорости реакции, k
1	4	8	1	0,154	0,077	40,59	0,02	0,13
2	8	4	1	0,308	0,077	21,71	0,05	0,16
3	12	0	1	0,462	0,077	15,96	0,06	0,13

График

По экспериментальным данным построим график зависимости условной скорости реакции от концентрации Na₂S₂O₃. См. Приложение 1

Общий вывод: Полученная зависимость на графике условной скорости реакции линейна, что доказывает закон действующих масс для реакции.

При увеличении концентрации Na₂S₂O₃ и при сохранении постоянной концентрации H₂SO_4, время течения реакции уменьшается, а скорость реакции увеличивается. Это обусловлено тем, что при увеличении концентрации возрастает вероятность взаимодействия молекул.