Кінетика хімічних реакцій
Мета роботи: вивчення швидкості хімічної реакції та її залежності від різних факторів: природи реагуючих речовин, концентрації, температури.
Теоретичне введення
Навести поняття середньої та справжньої швидкостей хімічної реакції; фактори, що визначають швидкість хімічної реакції; закон чинних мас, закон Вант-Гоффа.
Експериментальна частина
Досвід 1. Вивчення впливу концентрації солі на швидкість реакції тіосульфату натрію із сірчаною кислотою.
Сильна сірчана кислота витісняє слабку тіосерну кислоту з тіосульфату натрію:
Тіосерна кислота у вільному стані нестійка і розпадається:
Утворення вільної сірки спостерігається візуально за помутнінням прозорого розчину.
Сумарне рівняння реакції має такий вигляд:
Проміжок часу від моменту зливання розчинів реагентів до початку помутніння розчину пропорційний швидкості реакції.
Внесіть 0,5М розчин тіосульфату натрію та дистильовану воду в три пробірки та перемішайте:
в 1 пробірку внесіть 4 краплі розчину Na2S2O3 і 8 крапель Н2О;
у 2-у пробірку – 8 крапель розчину Na2S2O3 та 4 краплі Н2О;
в 3 пробірку - 12 крапель розчину Na2S2O3.
Таким чином, у кожній пробірці має бути по 12 крапель розчину тіосульфату натрію. Якщо відносну концентрацію солі (сотн) у 1-й пробірці прийняти рівною 1 (4 краплі розчину солі), то у 2-й пробірці концентрація становитиме 2 (8 крапель) та у 3-й – 3 (12 крапель).
У першу пробірку додайте 1 краплю 1н розчину сірчаної кислоти з концентрацією та струсіть вміст. За допомогою секундоміра виміряйте час від потрапляння краплі кислоти до розчину солі до появи помутніння (τ,с). Зробіть по черзі те саме2-й та 3-й пробірками.
Експериментальні дані занесіть до табл. 4.1. Розрахуйте відносну швидкість реакції:
.
Таблиця 4.1. Експериментальні дані
Побудуйте на міліметровому папері графік залежності відклавши по осі абсцис значення відносних концентрацій тіосульфату натрію, а по осі ординат – значення відповідних відносних швидкостей реакції.
Концентрація сірчаної кислоти в досвіді постійна, отже, кінетичне рівняння матиме вигляд
,
а графік буде прямою лінією, що виходить із початку координат під кутом a до осі абсцис (рис. 4.5.)
Розрахуйте відносну константу швидкості реакції з отриманого графіка за формулою
.
Мал. 4.5. Залежність відносної швидкості реакції від відносної концентрації тіосульфату натрію
Висновки. Позначте залежність швидкості реакції від концентрації. Вкажіть можливі джерела похибки досвіду.
Досвід 2. Вивчення впливу температури на швидкість реакції тіосульфату натрію із сірчаною кислотою.
У досліді 2 досліджується вплив температури на швидкість реакції, описаної у досліді 1.
Помістіть у термостат 2 пробірки: одну – з 4 краплями 0,5М розчину Na2S2O3 та 8 краплями дистильованої води (перед зануренням у термостат пробірку струсіть, щоб перемішати розчин), іншу – з 8 краплями 1М розчину H2SO4. Виміряйте температуру (t1). Витримайте розчини за даної температури, після чого, не виймаючи пробірки з термостата, додайте до розчину тіосульфату натрію 1 краплю розчину Н2SO4. Виміряйте час від моменту додавання кислоти до початку помутніння розчину.
Повторіть досвід при температурах (t1+10 0 С) та (t1 +20 0 С), нагріваючи термостат із реактивами на електричній плитці.Результати дослідів занесіть у табл. 4.2.
Таблиця 4.2.Експериментальні дані