Дані досвіду та результати розрахунків

1. Розрахувати відносну швидкість реакції щодо співвідношення

2. Виразити графічно залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин, відкладаючи на осі абсцис відносну концентрацію, але в осі ординат – відносну швидкість реакції.

3. Пояснити, якою лінією виявляється знайдена залежність. Чи проходить вона через початок координат і чому?

4. Зробити висновок про залежність швидкості реакції від концентрації.

Досвід 2. Залежність швидкості реакції від температури

Налити в три пробірки по 3 мл розчину тіосульфату натрію, в інші три пробірки - по 3 мл розчину сірчаної кислоти.

Першу пару пробірок (кислота – тіосульфат) та термометр помістити у склянку з водою кімнатної температури. Через 3-5 хв, коли розчини у пробірках приймуть температуру води, записати показання термометра. Злити розчини в одну пробірку і струсити кілька разів. Визначити час від початку реакції до появи помітної каламуті.

Для наступного визначення склянку підлити гарячої води так, щоб температура стала на 10 °С вище. Помістити другу пару пробірок і залишити на 3–5 хв, підтримуючи температуру постійної. Злити вміст пробірок та відзначити час. Повторити досвід із третьою парою пробірок, підвищивши температуру ще на 10 °С.

Вимоги до результатів досвіду

Дані досліду занести до табл. 4.2.

Таблиця 4.2

Дані досвіду та результати розрахунків

1. Розрахувати відносну швидкість реакції щодо співвідношення

2. Обчислити температурний коефіцієнт швидкості реакції g, розділивши

gср. =.

3. Виразити графічно залежність швидкості реакції відтемператури, відкладаючи на осі абсцис температуру, але в осі ординат – відносну швидкість. Чи проходить крива через початок координат і чому?

4. Зробити висновок щодо залежності швидкості хімічної реакції від температури.

Приклади розв'язання задач

Приклад 4.1.Як зміниться швидкість реакції кожної з реакцій:

2NO(г) + Cl2(г) = 2NOCl(г); (1);

якщо у кожній системі збільшити тиск у 3 рази?

Рішення.Реакція (1) гомогенна і, згідно із законом дії мас, початкова швидкість реакції дорівнює ; реакція (2) гетерогенна, та її швидкість виражається рівнянням . Концентрація речовин, що перебувають у твердій фазі (у даній реакції СаО), не змінюється в ході реакції, тому не включається до рівняння закону дії мас.

Збільшення тиску в кожній із систем у 3 рази призведе до зменшення об'єму системи у 3 рази та збільшення концентрації кожної з реагуючих газоподібних речовин у 3 рази. При нових концетраціях швидкості реакцій розраховуються за формулами:

(1) та (2).

Порівнюючи вирази для швидкостейVіV', знаходимо, що швидкість реакції (1) зростає у 27 разів, а реакції (2) – у 3 рази.

Приклад 4.2. Реакція між речовинами А та В виражається рівнянням

2А + В = D. Початкові концентрації становлять (моль/л):СА= 5,СВ= 3,5. Константа швидкості дорівнює 0,4. Обчислити швидкість реакції у початковий момент у той час, як у реакційної суміші залишиться 60 % речовини А.

Рішення. За законом дії мас. У початковий момент швидкістьV1= 0,4×5 2 ×3,5 = 35. Після деякого часу в реакційній суміші залишиться 60% речовини А, тобто концентрація речовини А дорівнюватиме 5× 0,6 = 3 моль/л. Значить, концентрація Азменшилася на 5-3 = 2 моль/л. Так як А і В взаємодіють між собою у співвідношенні 2:1, то концентрація речовини зменшилася на 1 моль і стала рівною 3,5 - 1 = 2,5 моль/л.

Отже,V2 = 0,4 3 2 2,5 = 9.

Приклад 4.3. Через деякий час після початку реакції 2NO + O2 = 2NO2 концентрації речовин становили (моль/л): = 0,06; = 0,12; = 0,216. Знайти вихідні концентрації NO та O2.

Рішення. Вихідні концентрації NO і O2 знаходимо на основі рівняння реакції, згідно з яким на освіту 2 моль NO2 витрачається 2 моль NO. За умовою завдання утворилося 0,216 моль NO2, потім витратилося 0,216 моль NO. Отже, вихідна концентрація NO дорівнює

= 0,06 + 0,216 = 0,276 моль/л.

По рівнянню реакції на освіту 2 моль NO2 необхідно 1 моль О2, а отримання 0,216 моль NO2 потрібно 0,216/2 = 0,108 моль О2. Початкова концентрація О2 дорівнює = 0,12 + 0,108 = 0,228 моль/л.

Таким чином, вихідні концентрації становили:

= 0,276 моль/л; = 0,228 моль/л.

Приклад 4.4. При 323 К деяка реакція закінчується за 30 с. Визначити, як зміниться швидкість реакції та час її перебігу при 283 К, якщо температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2.

Рішення. За правилом Вант-Гоффа знаходимо, у скільки разів зміниться швидкість реакції: .

Швидкість реакції зменшується у 16 ​​разів. Швидкість реакції та час її перебігу пов'язані обернено пропорційною залежністю. Отже, час перебігу цієї реакції збільшиться в 16 разів і становитиме 30×16 = 480 = 8 хв.

---