- •Кафедра хімії
- •Хімічна кінетика та рівновага
- •1. Теоретична частина 4
- •1. Теоретична частина
- •1.1. Загальні уявлення
- •1.2. Швидкість хімічних реакцій
- •1.3. Закон діючих мас
- •1.4. Енергія активації
- •1.5. Вплив температури на швидкість реакції
- •1.6. Каталіз
- •1.7. Хімічна рівновага
- •1.8. Вплив зовнішніх факторів на хімічну рівновагу. Принцип ле Шательє
- •2. Лабораторна робота
- •Дослід 1. Вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість реакції в гомогенній системі
- •Дослід 2. Вплив температури на швидкість реакції в гомогенній системі
- •Дослід 3. Вплив величини поверхні розділу реагуючих речовин на швидкість реакції в гетерогенній системі. Взаємодія крейди(мармуру) з соляною кислотою.
- •Дослід 4. Вплив каталізатора на швидкість реакції. Каталітичний розклад пероксиду водню.
- •Дослід 5. Вплив концентрації реагуючих речовин на зміщення рівноваги
- •Література
2. Лабораторна робота
В даній роботі досліджуються: швидкості гомогенних та гетерогенних реакцій; вплив на швидкість реакцій концентрації, температури та каталізаторів; хімічна рівновага та вплив на неї зовнішніх умов.
Дослід 1. Вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість реакції в гомогенній системі
Вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість реакції в гомогенній системі розглянемо на прикладі реакції між розчинами тіосульфату натрію і сірчаної кислоти. Ця реакція протікає за сумарним стехіометричним рівнянням, яке не відображає дійсного механізму процесу (проміжних стадій), а є загальним виразом для вихідних речовин і продуктів реакції:
Na2S2O3 + H2SO4 = S + H2O + SO2 + Na2SO4
Насправді зазначена реакція відбувається за таким механізмом:
1) Na2S2O3 + H2SO4 = H2S2O3 + Na2SO4
2) H2S2O3 = S + H2O + SO2
Перша з цих реакцій відбувається практично миттєво, а друга повільно. Зрозуміло, що швидкість реакції, яка складається з кількох елементарних стадій, зумовлюється швидкістю перебігу повільнішої з них, тобто в даному випадку другої. Згідно із законом діючих мас, і враховуючи, що концентрація H2S2O3дорівнює концентрації Na2S2O3, кінетичне рівняння для даного процесу буде мати вигляд:
Отже, реакція між розчинами тіосульфату натрію і сірчаної кислоти є бімолекулярною (для її перебігу необхідна молекула Na2S2O3і молекула H2SO4), але протікає за механізмом реакції першого порядку (швидкість її залежить тільки від концентрації Na2S2O3, причому в першому ступені). Графічно залежність швидкості цієї реакції від концентрації буде виражатися у вигляді прямої лінії.
Виконання роботи. Сірка, що виділяється внаслідок цієї реакції, спочатку утворює з водою колоїдний розчин, який за зовнішнім виглядом нагадує дуже розбавлений розчин мила (ледь помітне помутніння). Необхідно за допомогою секундоміра чи метронома виміряти час від моменту зливання розчинів Na2S2O3 і H2SO4 до виникнення ледве помітного помутніння. Швидкість реакції буде визначатися як величина, обернена до часу, тобто v=1/τ.
На стінках восьми сухих та чистих пробірок проставте олівцем із воску номери: 1, 2, 3, 4, 1а, 2а, 3а, 4а. В останні чотири пробірки(1а-4а) налийте із бюретки (або за допомогою мірних пробірок) по 4 мл спеціально приготовленого розчину сірчаної кислоти. В перші чотири пробірки (1-4) налийте із бюреток (або за допомогою мірних пробірок) вказані в таблиці кількості мілілітрів розчину Na2S2O3 і води. Якщо концентрацію Na2S2O3 в першій пробірці прийняти рівною 1, то в 2-й, 3-й та 4-й вона буде рівна 2, 3 та 4 відповідно.
№ пробірок |
Об’єм, мл |
Відносна концентрація Na2S2O3 |
Час (за секундомі-ром), τ |
Швидкість реакції100, v=100/τ | |
розчину Na2S2O3 |
Н2О | ||||
1 |
1 |
3 |
1 |
|
|
2 |
2 |
2 |
2 |
|
|
3 |
3 |
1 |
3 |
|
|
4 |
4 |
0 |
4 |
|
|
Влийте розчин з пробірки 1 в пробірку 1а і зараз же ввімкніть секундомір, перемішайте розчини в пробірці (отвір пробірки закрийте великим пальцем і переверніть її декілька разів). Як тільки помітите слабке помутніння розчину в пробірці, вимкніть секундомір. Запишіть результат в таблицю.
Виконайте аналогічні досліди з розчинами пробірок 2-2а, 3-3а та 4-4а.
За одержаними результатами побудуйте на міліметровому папері графік залежності між швидкістю реакції (вісь ординат) і концентрацією (вісь абсцис). Зробіть висновки: якою лінією виражається знайдена залежність, чи повинна ця лінія проходити через початок координат, якого порядку ця реакція?