Послідовність виконання роботи
Широку пробірку заповнюють кислотою бензойною на висоту 5-6 см, обережно нагрівають у полумۥї газового пальника до повного розплавлення кислоти і опускають у розплав майже на дно пробірки скляну паличку. Після затвердіння кислоти пробірку обережно розбивають і разом із паличкою виймають циліндр твердої бензойної кислоти.
На столик магнітної мішалки ставлять склянку місткістю 150см3, вливають в нього за допомогою мірного циліндра 100см3 дистильованої води, кладуть якір магнітної мішалки і встановлюють таку швидкість обертання, щоб вода в склянці добре перемішувалась.
Скляну паличку разом із наплавленим циліндром кислоти укріплюють у штативі над поверхнею води в центрі склянки. Занурюють циліндр кислоти у воду і фіксують час початку досліду. Через 10 хв обертання першу склянку замінити другою склянкою з водою, де обертається циліндрик протягом 15 хв, потім підставляється третю склянку на 20 хв і, нарешті, четвертий - на 30 хв. З кожної склянки беруть проби по 10 мл і титрують розчином NaОН приблизно 0,01 н. з фенолфталеїном (індикатор). Виконують 3 паралельних визначення.
Концентрацію насиченого при температурі досліду розчину бензойної кислоти визначають числом мл даного розчину NaОН, що йде на титрування 100мл насиченого при даній температурі розчину бензойної кислоти.
Для приготування насиченого розчину бензойної кислоти наважку близько 1г розчиняють при нагріванні до 50-60°С у 50 мл дистильованої води, охолоджують до температури досліду, відбирають 10мл розчину, уміщують його у конічну колбу міскістю 100 мл, додають кілька краплин розчину фенолфталеїну і титрують 0,01н. розчином NaОН до появи рожевого забарвлення розчину. Виконують 2-3 паралельних визначення.
Таким чином, в рівняння
замість Снас і С підставляють відповідне число мл даного розчину NaОН, що вельми спрощує розрахунки:
(7.25)
Оскільки завдання полягає тільки в перевірці сталості значень k, можна користуватися не натуральним, а десятковим логарифмом. Константа швидкості k залежить від площі поверхні циліндрика, від температури і частоти обертання. За результатами дослідів заповнюють таблицю 7.4
Таблиця 7.4
|
Час досліду t, хв |
VNaОН на 10мл розчину, мл |
Середнє значення VNaОН на 10мл розчину, мл |
Конц. бензойной кислоти, Ск-ти моль/л
|
Снас. , моль/л, при кімн.темп. |
k, с-1 | ||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
| |
|
20 |
|
|
|
|
|
| |
|
30 |
|
|
|
|
|
| |
Котрольні питання
1. Які процеси називаються гетерогенними? З яких стадій складаються гетерогенні хімічні реакції?
2. Що називається дифузією?
3. Перший і другий закони Фіка.
4. Константа швидкості процесу розчинення.
5. Що називається коефіцієнтом дифузії? Від яких факторів він залежить? Яка його розмірність?
6. Що таке стаціонарна дифузія?
7. Який вигляд має кінетична рівняння стаціонарної дифузії? Який порядок цього процесу?
8. Опишіть кінетику процесу розчинення твердої речовини в рідині. Як можна прискорити цей процес?
9. Як можна встановити природу лімітуючої стадії у випадку гетерогенного хімічного процесу?