Лабораторная работа 4.
Скорость химических реакций. Химическое равновесие
Цель работы. Установить влияние температуры, концентрации реагирующих веществ на скорость реакции и сдвиг химического равновесия.
Химический процесс. Реакция между тиосульфатом натрия и серной кислотой выражается общим уравнением:
Экспериментальная часть.
Опыт 1. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорости реакции.
Для проведения опыта налили в четыре нумерованные пробирки 2% раствор тиосульфата натрия: в первую - 2 мл, во вторую - 3 мл, в третью - 4 мл, в четвертую - 6 мл. После этого в первую пробирку долили 4 мл воды, во вторую - 3 мл воды, в третью - 2 мл воды. Затем в каждую из пробирок поочередно прилили по 6 мл раствора серной кислоты, отмечая на часах момент приливания кислоты и момент помутнения раствора. Результаты занесли в таблицу 1.
По полученным данным на миллиметровой бумаге построили график, откладывая на оси ординат величину, характеризующую скорость реакции, на оси абсцисс - концентрацию раствора Na2S2O3 в процентах.
Опыт 2. Влияние температуры на скорость химической реакции.
В три пробирки налили по 4 мл 2% раствора тиосульфата натрия, а в три другие пробирки по 4 мл 2% раствора серной кислоты. Поместили 2 пробирки (одну с кислотой, одну с тиосульфатом натрия) в стакан с водой, снабженный термометром. Через 3-5 мин отмерили в них температуру. Затем достали пробирку с кислотой и, не вытаскивая вторую пробирку, аккуратно вылили кислоту в пробирку с тиосульфатом натрия. Отметили на часах момент приливания кислоты и момент помутнения раствора. Помыли пробирки.
После этого нагревали воду до тех пор, пока температура не стала выше первоначальной на 10ºС. Поместили в стакан с водой снова 2 пробирки (одну с кислотой, одну с тиосульфатом натрия) выдержали пробирки при этой температуре 3-5 минут и вновь влили раствор серной кислоты в пробирку с тиосульфатом натрия. Отметили на часах момент приливания кислоты и момент помутнения.
Вновь нагрели стакан с водой до температуры выше первоначальной на 200 С и вновь проделали опыт с оставшимися двумя пробирками. Результаты опыта записали в таблицу 2.
По данным таблицы 1 построили график, откладывая на оси абсцисс температуру, а на оси ординат величину, характеризующую скорость реакции 1/t.
Таблица 1
|
№ пробы |
Объем, мл |
Концент-рация Na2S2O3, % |
Время, прошедшее от прили-вания до помутнения |
Скорость реакции усл. ед., 1/t |
||
|
Раствор Na2S2O3 |
Вода |
Кислота |
||||
|
1 |
2 |
4 |
6 |
33.3 |
97 с |
0.01 |
|
2 |
3 |
3 |
6 |
50 |
70 с |
0.014 |
|
3 |
4 |
2 |
6 |
66.7 |
56 с |
0.018 |
|
4 |
6 |
0 |
6 |
100 |
34 с |
0.029 |
Таблица 2
|
Номер пробы |
Температура, 0С |
Время от приливания до помутнения, с |
Скорость реакции усл. ед., 1/t |
|
1 2 3 |
22 32 42 |
45 22 15 |
0.022 0.045 0.067 |
Опыт 3. Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ.
В пробирку налили несколько капель раствора хлорида железа (III), несколько капель раствора роданида калия (KCNS) и разбавили водой до светло-желтого цвета. Полученную смесь разлили равными частями в четыре пробирки. В одну пробирку добавили раствор FeCl3, во вторую - сухого KCl, в третью пробирку добавили раствор KCNS. Четвертую пробирку использовали в качестве эталона.
Сравнили цвет растворов в этих пробирках с цветом раствора в пробирке № 4. Данные опыта занесли в таблицу 3.
FeCl3 + 3KCNS → Fe(CNS)3 + 3KCl
Константа равновесия:
С увеличением концентрации исходных веществ равновесие смещалось в сторону образования продуктов реакции, с увеличением концентрации продуктов реакции равновесие смещалось в сторону исходных веществ, что свидетельствует о выполнении принципа Ле Шателье.
Таблица 3
|
Номер пробы |
Добавлено |
Наблюдаемые изменения |
Вывод: равновесие сместилось в сторону образования ... |
|
1 2 3 4 |
FeCl3 KCl KCNS эталон |
Красный р-р Р-р посветлел Темно-кр. р-р
|
Продуктов реакции Исходных веществ реакции Продуктов реакции
|
Вывод: Установили влияние температуры, концентрации реагирующих веществ на скорость реакции и сдвиг химического равновесия. С увеличением температуры в системе возрастает скорость реакции. Также чем больше концентрация реагирующих веществ, тем быстрее будет протекать реакция. Подтвердили на практике выполнение принципа Ле Шателье.