Кинетика химических реакций, качественные опыты по химическому равновесию.

Значение темы: знание скорости реакций, влияние различных факторов на скорость химических реакций и химическое равновесие необходимо при приготовлении лекарственных препаратов, их хранении, при изучении метаболизма лекарственных веществ.

Цель: изучить зависимость скорости химических реакций от концентрации и природы реагирующих веществ, температуры, присутствия катализаторов. Изучить влияние различных факторов на химическое равновесие.

Задание. К пяти каплям гипосульфита натрия () добавить такое же количество 2% раствора серной кислоты (), через несколько секунд появляется помутнение, которое с течением времени усиливается, так как возрастает концентрация выделяющейся серы:

Опыт 1. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.

Взять четыре пробирки и поместить в первую – 2, во вторую – 5, в третью – 10, в четвертую – 15 капель раствора гипосульфита натрия. Добавить в первую пробирку13, во вторую – 10, в третью – 5 капель дистиллированной воды. Осторожно, но быстро добавить в первую пробирку 5 капель 2% раствора серной кислоты и точно определить, через сколько секунд после смешения реагентов появилась муть. Эту операцию повторить со второй, третьей и четвертой пробирками. Полученные данные занести в табл. 5.

На основании полученных данных начертить график зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ, отложив на оси абсцисс относительные концентрации (капли), а на оси ординат – величину, обратную времени протекания реакции (с^-1).

Сделать вывод о зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.

Таблица 5

Результаты опыта

Номер пробирки	Объем , капли	Объем воды, капли	Объем, капли	Время появления мути, с	Скорость реакции, 1/

Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры.

Поместить в пробирку 5 капель раствора гипосульфита натрия. Опустить ее в химический стакан с водой, предварительно измерив температуру воды, а затем быстро, не вынимая пробирку с раствором гипосульфита натрия из стакана, добавить к нему 2 капли раствора серной кислоты и отметить через сколько секунд появится муть.

Эту же операцию повторить с тремя другими пробирками, повышая температуру воды в стакане каждый раз на 10⁰ С. Полученные результаты занести в табл. 6.

Исходя из полученных данных, начертить график зависимости скорости химической реакции от температуры, отложив на оси абсцисс температуру опыта, а на оси ординат – величину, обратную времени появления мути. Сделать вывод о влиянии температуры на скорость реакции. Используя экспериментальные данные и правило Вант-Гоффа, рассчитать температурный коэффициент скорости (γ) для данной реакции.

Таблица 6

Результаты опыта

Номер пробирки	Объем , капли	Объем, капли	Температура опыта, 0С	Время появления мути, с	Скорость реакции, 1/

Опыт 3. Зависимость скорости химической реакции от величины поверхности раздела фаз в гетерогенной системе.

Взять два небольших одинаковых кусочка мела. Один измельчить и пересыпать в пробирку, второй целиком поместить в другую пробирку. В обе пробирки добавить по 10 капель соляной кислоты (ρ = 1,19 г/см³). Напишите уравнение реакции.

Отметьте, в какой пробирке скорость реакции выше. Сделайте вывод о влиянии величины поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Опыт 4. Химическое равновесие и его смещение. Влияние изменения концентрации реагирующих веществ на смещение химического равновесия.

а) В пробирку налить 8 капель 0,5Н раствора и прибавить по каплям 2Н раствор гидроксида аммониядо появления осадка. Записать уравнение равновесного процесса и выразить константу равновесия. К образовавшемуся осадку, до его растворения, добавить по каплям 2Н раствор хлорида аммония. Исходя из принципа Ле-Шателье, объяснить наблюдавшиеся явления.

б) В четыре пробирки внесите по 5 капель разбавленных растворов и. Легким встряхиванием пробирок размешайте растворы и поставьте пробирки в штатив. В растворе имеет место обратимая реакция:

Раствор имеет красную окраску. По изменению интенсивности окраски можно судить об изменении концентрации, то есть о смещении равновесия в ту или другую стлрону.

В одну из пробирок добавьте 2-3 капли концентрированного раствора , в третью – несколько кристаллов. Четвертую пробирку с раствором сохраните для сравнения. Растворы во всех пробирках размешайте энергичным встряхиванием и отметьте изменение интенсивности окраски в каждом случае, сравнив с раствором в контрольной пробирке. Результаты внесите в таблицу 7.

Таблица 7

Результаты опыта

№ пробирки	Что добавлено	Изменение интенсивности окраски	Направление смещения равновесия
1
2
3

Напишите выражение константы равновесия данного обратимого процесса. Сделайте вывод: в каком направлении смещается равновесие при увеличении концентрации исходных веществ, продуктов реакции? Согласуются ли полученные результаты с принципом Ле-Шателье?

Опыт 5. Влияние температуры на химическое равновесие.

В пробирку налить 1 каплю концентрированного раствора , 30 капель воды и 1 каплю индикатора – фенолфталеина. Обратить внимание на изменение окраски раствора при его нагревании на спиртовке и последующем охлаждении под струей водопроводной воды.

Дать объяснение наблюдаемым явлениям, исходя из принципа Ле-Шателье, уесть, что гидроксид аммония - слабое основание, которое в водном растворе диссоциирует:

Количество гидроксид-ионов () в растворе зависит от температуры. С повышением температуры равновесие смещается в сторону обратной реакции, образованияи уменьшения концентрации гидроксид-ионов ().

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6