Лабораторна робота №2

Тема: Вивчення впливу різних факторів на швидкість хімічних реакцій та зміщення стану хімічної рівноваги

Мета:

• дослідження залежності швидкості хімічної реакції від концентрації, температури, площі поверхні стикання регентів, наявності каталізатора;

• дослідження впливу зміни концентрації реагентів і продуктів на зміщення стану хімічної рівноваги;

• удосконалення умінь і навичок проведення хімічного експерименту;

• формування умінь інтерпретації результатів хімічного експерименту (спостереження, висновки).

Забезпечення:

Обладнання: стакани місткістю 50мл, термометр, водна баня, градуйовані піпетки, штатив з пробірками, секундомір,.

Реактиви: 0,1Н розчин тіосульфату натрію, 0,1М сульфатна кислота, дистильована вода, гранули цинку, розведена хлоридна кислота, розчин хлориду феруму(ІІІ), розчин роданіду калію, кристалічні хлорид феруму і роданід калію, 10% розчин пероксиду водню, діоксид марганцю.

Хід роботи

Дослід №1. Залежність швидкості реакції від концентрації реагентів

Теоретичні положення

Швидкість хімічної реакції – це число елементарних актів взаємодії за одиницю часу в одиниці об’єму (для гомогенних реакцій) або на одиниці поверхні поділу фаз (для гетерогенних реакцій).

Швидкість реакції визначається зміною концентрації будь-якої з вихідних речовин або кінцевих продуктів.

υ = або υ = ,

де ∆v - зміна кількості речовини, моль

∆t – зміна часу, сек. V – об’єм, см³ або л

Одиниці вимірювання швидкості реакції: моль/(л∙сек), або моль/(м³∙сек).

Якщо V = 1л, то ν = С (молярна концентрація – число моль речовини в 1л розчину), тобто

υ = ,

де υ – середня швидкість реакції у даний проміжок часу в ізобарно-ізотермічних умовах.

Швидкість реакції залежить від:

• природи реагуючих речовин;

• доступності реагентів (ступінь подрібнення твердих реагентів, площа поверхні стикання реагентів);

• концентрації реагентів;

• температури;

• наявності каталізатора.

Ознака реакції ‑ утворення жовтуватої каламуті (нерозчинна сірка). Тіосульфатна кислота нестійка, тому її отримують взаємодією тіосульфату натрію з розбавленою сірчаною кислотою:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = H₂S₂O₃ + Na₂SO₄

H₂S₂O₃ = S↓ + H₂O + SO₂

Сумарна реакція: Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = S↓ + SO₂ + H₂O + Na₂SO₄

Хід виконання досліду: у три стакани налити 0,1Н розчин тіосульфату натрію у таких співвідношеннях: у першу – 5мл тіосульфату натрію і 10мл води; у другу – 10мл тіосульфату натрію і 5 мл води; у третю – 15мл тіосульфату натрію.

У кожний стакан налити по 5мл 0,1М розчину сульфатної кислоти, відмічаючи час помутніння розчину за секундоміром. Кінцем реакції слід вважати однакову інтенсивність каламуті. Результати експерименту занести в таблицю.

№ досліду	Об’єм, мл			Час, с	Швидкість реакції , с-1
	0,1Н Na2S2O3	Н2О	0,1М Н2SO4
	5	10	5
	10	5	5
	15	-	5

Зробити висновок. ________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Дослід №2. Залежність швидкості реакції від температури

Хід виконання досліду: у три великі пробірки налити по 5 мл 0,1Н розчину тіосульфату натрію. У першу пробірку добавити 5 мл 0,1М розчину сульфатної кислоти, струсити (температура кімнатна). Відмітити за секундоміром час до появи каламуті.

У другу пробірку налити 5 мл розчину тіосульфату натрію і 5 мл 0,1М розчину сульфатної кислоти. Нагріти пробірку на 10⁰ вище за кімнатну температуру. Відмітити час появи каламуті.

Дослід повторити, нагріваючи розчин на 10⁰С вище температури у другому випадку.

№ досліду	Об’єм, мл		Температура досліду, t0C	Швидкість реакції , с-1
	0,1Н Na2S2O3	0,1М Н2SO4
	5	5
	10	5
	15	5

Зробити висновок. ________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Дослід №3. Залежність швидкості реакції від площі поверхні стикання реагентів

Теоретичні положення

Швидкість гетерогенних реакцій залежить від:

• концентрації рідкої або газоподібної речовини;

• величини поверхні S твердих реагентів (збільшення S↑ призводить до υ↑, досягається подрібненням);

• дифузії (надходження до поверхні твердого реагенту нових порцій реагуючих речовин) – прискорюють струшуванням і перемішуванням.

Проводяться за однакових умов дві однакові реакції взаємодії цинку з кислотою.

Хімічна сутність:

Zn + 2HCI → ZnCI₂ + H₂↑

Ознака реакції: розчинення гранули цинку і виділення бульбашок водню (об’єм водню вимірюється протягом реакції). Швидкість виділення водню при проходженні реакцій з кислотою гранули цинку і розплющеного цинку буде різною тому, що різний ступінь подрібнення реагенту.

Хід виконання досліду: Переглянути відеозапис експерименту. У дві пробірки покласти: в одну – 1-2гранули цинку, у другу – розплющений цинк. Добавити кислоту в обидві пробірки. У якій з пробірок швидше відбувається реакція? ______________________________________________________________________________

Зробити висновок. ________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Дослід №4. Вплив каталізатора на швидкість реакції

Теоретичні положення

Каталізатор – це речовина, що прискорює швидкість реакції, бере участь у її проміжних стадіях, але кількісно і якісно при цьому не змінюється.

Основна роль каталізатора – утворення з реагентом проміжних реакційно здатних сполук, які легко розкладаються на продукти реакції.

Каталізатор прискорює перебіг реакції:

• створюючи умови для нового шляху реакції (забезпечення енергією, необхідною для дисоціації реагенту, знижується Е_а – приклад: Н₂ + О₂ на поверхні Pt);

• сприяє упорядкуванню реагентів у активованому комплексі (збільшується ймовірність необхідної орієнтації реагентів для їхньої взаємодії – приклад: реакція водню з йодом).

Каталізатор бере хімічну участь у реакції: витрачається на одній стадії та регенерується на іншій.

Хід виконання досліду:

У пробірку налити розчин пероксиду водню, насипати на кінчику шпателя порошок оксиду мангану (ІV). Описати спостереження ______________________________________

______________________________________________________________________________

Як перевірити проходження реакції та утворення кисню? _______________________

______________________________________________________________________________

Яку роль відіграє оксид мангану (ІV)? _______________________________________

Зробити висновок. ________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Дослід 5. Вплив зміни концентрацій реагентів і продуктів на зміщення хімічної рівноваги

Теоретичні положення

Перехід системи від одного стану рівноваги до іншого – зміщення хімічної рівноваги.

Принцип Ле Шательє (1884): якщо на систему, що перебуває в стані рівноваги, впливати ззовні, то рівновага зміщується у бік тієї реакції, що послаблює цей вплив.

Вплив концентрації на стан рівноваги

Реакція	Концентрація реагентів	Концентрація продуктів
Пряма	збільшення	зменшення
Зворотна	зменшення	збільшення

Хід виконання досліду: у хімічний стакан внести 10мл води і по 1 краплі насичених розчинів хлориду феруму (ІІІ) і роданіду калію. Одержаний розчин розподілити на чотири пробірки. Перша пробірка залишається для порівняння. В інші пробірки по черзі додавати: 1-2 краплі розчинів FeCI₃, КСІ. Кожний раз після додавання реактиву розчин в пробірці слід перемішувати і спостерігати зміну інтенсивності забарвлення. Результати записати в таблицю:

Пробірка	Добавлений реактив	Спостереження інтенсивності забарвлення	Напрям зміщення рівноваги (ліворуч або праворуч)
	«Свідок»
	FeCI3
	КСІ
	Н2О

Зробити висновок. ________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Дослід 6. Дія температури на зміщення хімічної рівноваги

Теоретичні положення