Опыт 3. Влияние катализатора на скорость гомогенной химической реакции.

Исследования проводят с помощью реакции взаимодействия роданида железа (III) с тиосульфатом натрия:

2Fe(CNS)₃ + 2Na₂S₂O₃  Na₂S₄O₆ + 2NaCNS + 2Fe(CNS)₂

О скорости реакции можно судить по скорости обесцвечивания раствора роданида железа (III), которое происходит вследствие восстановления Fe³⁺ до Fe²⁺ тиосульфатом натрия.

В двух пробирках получите раствор роданида железа (III) путем сливания 2-3см³ раствора роданида калия (или аммония) и 3-4 капель раствора хлорида железа (III).

Прилейте в каждую пробирку по 3см³ раствора тиосульфата натрия, в одну из пробирок добавьте 2 капли раствора какой-либо соли Cu²⁺, после чего проследите за скоростью обесцвечивания раствора в обеих пробирках.

Почему в присутствии ионов Cu²⁺ скорость реакции взаимодействия роданида железа (III) с тиосульфатом натрия значительно возрастает?

Опыт 4. Гетерогенный катализ.

Поместите в пробирку 2 см³ раствора пероксида водорода с массовой долей 3%. Наблюдается ли заметное разложение пероксида водорода в обычных условиях? Добавьте в эту пробирку микрошпатель MnO₂ или PbO₂. Опишите внешний эффект наблюдаемой реакции. Поднесите к отверстию пробирки тлеющую лучинку. Какой газ выделяется? Составьте уравнение реакции разложения пероксида водорода. Какую роль выполняет в данной реакции MnO₂ (PbO₂)? Почему данная каталитическая реакция относится к типу гетерогенных?

Опыт 5. Влияние концентрации реагирующих веществ на сдвиг химического равновесия в растворе.

Исследования проводят с помощью обратимой реакции:

FeCl₃ + 3NH₄CNS = Fe(CNS)₃ + 3NH₄Cl ,

в которой легко проследить сдвиг равновесия по изменению в растворе интенсивности кроваво-красного окрашивания образующегося роданида железа (III).

В 4 пробирки поместите по 2-3см³ 0,002М раствора FeCl₃ и такой же объем 0,006М раствора NH₄CNS. Растворы перемешайте стеклянной палочкой и поставьте в штатив.

Одну пробирку с полученным раствором сохраните в качестве эталона для сравнения. В остальные пробирки добавьте следующие реактивы: в первую- 1-2см³ насыщенного раствора NH₄CNS; во вторую- 1-2см³ насыщенного раствора FeCl₃; в третью- микрошпатель NH₄Cl. Сравните интенсивность окраски полученных растворов с интенсивностью окраски эталона. Запишите свои наблюдения.

На основании проведенных исследований сделайте заключение о направленности смещения равновесия изучаемой реакции при добавлении: а) хлоридажелеза (III), б) роданида аммония, в) хлорида аммония. Напишите выражение константы химического равновесия. Соответствуют ли Ваши выводы принципу Ле Шателье?

Опыт 6. Влияние температуры на химическое равновесие в растворе.

Исследования проводят с помощью обратимых реакций:

NH₃ + H₂O = NH₄OH + Q

В водном растворе аммиака имеет место диссоциация:

NH₄OH = NH₄⁺ + OH^-

В коническую колбу объемом 100см³ поместите 25-30см³ дистиллированной воды, 1-2см³ раствора аммиака с массовой долей 5% и несколько капель индикатора фенолфталеина. Раствор в колбе окрашивается

в розовато-малиновый цвет, что свидетельствует о значительной концентрации в нем ионов OH^-.

Нагрейте колбу с раствором. Раствор обесцвечивается. Охладите колбу водой из-под крана - окрашивание раствора восстанавливается.

На основании проведенных наблюдений сделайте заключение о влиянии температуры на сдвиг химического равновесия в изучаемой обратимой системе.

Согласуется ли Ваш вывод с принципом Ле Шателье?

Контрольные вопросы:

1. Что изучает химическая кинетика?

2. Дайте определение скорости химической реакции?

3. Как зависит скорость химической гомогенной реакции от концентрации реагирующих веществ? Сформулируйте закон действующих масс? Что такое константа скорости реакции, каков ее физический смысл?

4. Как влияет температура на скорость химической гомогенной реакции?

5. Что такое катализ? Какие виды катализа Вы знаете? Приведите примеры.

6. Что такое химическое равновесие? От чего зависит константа химического равновесия, ее физический смысл. Приведите примеры гетерогенных и гомогенных равновесных реакций.

7. Сформулируйте принцип Ле Шателье?

8. Как изменится скорость реакции, если в системе 2HJ  H₂+I₂ давление увеличили в 3 раза.

9. В какую сторону сместится равновесие в системе:

2 SO₂ + O₂ = 2SO₃ ( H 0)

COCl₂  CO + Cl₂ ( H 0), если:

увеличить давление,

уменьшить температуру;

ввести катализатор;

уменьшить концентрацию продуктов реакции?