Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт транспорта

Кафедра «Общей и специальной химии»

Химия «основные закономерности химических процессов. Раздел химическая кинетика и равновесие»

Методические указания к лабораторным занятиям

для студентов специальностей

130501 - «Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтегазопроводов и нефтегазохранилищ»,

150202 - «Оборудование и технология сварочного производства»

дневной формы обучения

Тюмень

ТюмГНГУ

2011

Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета.

Составитель: канд. хим. наук, доцент Обухов В.М.

© Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2011г.

I. Лабораторная работа

Тема: Химическая кинетика и равновесие

Часть I. Цель работы: Установить зависимость скорости реакции от концентрации гипосульфита натрия

Для изучения используется реакция взаимодействия гипосульфита натрия с серной кислотой:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + SO₂ + S

Записать кинетическое уравнение (зависимость скорости реакции от концентрации веществ) для данной реакции.

Для измерения скорости реакции используется явление, что образующаяся в результате реакции, нерастворимая в воде сера, образует агрегаты (коагулирует). Когда агрегаты по размерам превышают длину полуволны света, они отражают его, что сопровождается помутнением раствора.

Для ознакомления проделайте качественный опыт. Для этого поместить в пробирку 5 капель раствора гипосульфита натрия, 5 капель воды и добавить 1 каплю серной кислоты. Наблюдать явление изменения прозрачности раствора.

Чем выше концентрация гипосульфита в растворе, тем быстрее должна протекать реакция, следовательно, больше должно образовываться атомов серы и быстрее произойдет помутнение раствора.

Приготовить три раствора гипосульфита натрия различной концентрации (см. таблицу).

Для этого в три сухие пробирки поместить:

В первую – 4 капли раствора гипосульфита натрия и 8 капель воды.

Во вторую – 8 капель раствора гипосульфита натрия и 4 капли воды.

В третью - 12 капель раствора гипосульфита натрия.

Содержимое пробирок перемешать стеклянной палочкой.

Таким образом, в одинаковых объёмах полученных растворов будет содержаться различная концентрация гипосульфита натрия:

В пробирке 1 – С мол,

в пробирке 2 – 2С мол,

в пробирке 3 – 3С мол.

В первую пробирку добавить 1 каплю серной кислоты и перемешать стеклянной палочкой, чтобы реакция шла по всему объёму раствора. По секундомеру измерить время от момента добавления капли кислоты до появления в растворе первоначального помутнения. Затем также провести опыт со второй и третьей пробиркой.

Полученные данные оформить в таблицу:

№ пробирки	Число капель раствора Na2S2O3	Число капель воды	Число капель H2SO4	Условная концентрация гипосульфита в молях [Na2S2O3]	Время реакции τ , сек	Скорость реакции V=1/τ , сек -1
1	4	8	1	С	Данные из опыта	Данные из опыта
2	8	4	1	2С
3	12	0	1	3С

По полученным данным (с учетом погрешности эксперимента) построить график зависимости скорости реакции от концентрации гипосульфита натрия: V = f [Na₂S₂O₃].

Полученную графическую зависимость записать в виде кинетического уравнения зависимости скорости реакции от концентрации гипосульфита натрия. Сделать вывод о влиянии концентрации гипосульфита натрия на скорость химической реакции в гомогенной среде.

Содержание отчёта:

Записать химическое уравнение взаимодействия гипосульфита натрия с серной кислотой. Записать кинетическое уравнение для данной реакции. Представить таблицу результатов эксперимента. Построить график зависимости скорости реакции от концентрации гипосульфита натрия, Записать математическое выражение графической зависимости. Сравнить кинетическое уравнение, полученное по закону действующих масс (теоретическая зависимость) с полученным из графика уравнением (экспериментальная зависимость). Сделать вывод о влиянии концентрации на скорость химической реакции в гомогенной среде.