5529

Таблица 1

Влияние концентрации Na2S2O3 на скорость его реакции с H2SO4

Вывод: в выводе следует отразить характер влияния изменения концентрации Na2S2O3 на скорость реакции, величину порядка реакции по Na2S2O3 и записать выражение закона действующих масс для изучаемой реакции.

Лабораторная работа №2

Влияние температуры на скорость реакции.

Цель работы: изучение влияния температуры на скорость реакции между Na2S2O3 и H2SO4 и определение среднего температурного коэффициента реакции.

Изучаемая реакция описывается уравнением

Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SO3 + S↓ (9) Она протекает с образованием нерастворимого в воде вещества – серы.

Через некоторое время после смешивания растворов Na2S2O3 и H2SO4

наблюдается помутнение смеси. Время от момента сливания растворов до появления помутнения зависит от скорости реакции. Чем меньше это время, тем выше скорость реакции.

относительных значений скорости можно взять любое число, в данной работе возьмем const = 100.

10

Экспериментальная часть

1.В четыре пробирки налейте по 5 мл раствора H2SO4 . В другие четыре пробирки налейте по 5мл раствора Na2S2O3 .

2.Поставьте пару пробирок (одна с H2SO4 , другая с Na2S2O3) в стакан с горячей водой (~60-65оС) и поместите в стакан термометр.

3.Через 2 минуты запишите показания термометра в таблицу и перелейте содержимое одной пробирки в другую. Одновременно включите секундомер. Оставьте пробирку со смесью растворов в стакане.

4.Как только заметите начало образования осадка, выключите секундомер и запишите время реакции в таблицу.

5.Доливая холодную воду в стакан, понизьте температуру воды в стакане на 8- 10оС и поместите в него вторую пару пробирок. Повторите опыт при четырех температурах, отличающихся друг от друга на 10о. Время реакции и температуру заносите в таблицу 2. Температуру нужно отмечать на момент сливания растворов.

Таблица 2

Влияние температуры на скорость реакции

6.Постройте график зависимости W (ось ординат) от toC (ось абсцисс). Кривая должна иметь вид параболы, без перегибов.

7.Выберите две температуры, отличающиеся на 10о, и определите по графику соответствующие им значения скоростей. Поделите большую скорость на меньшую, рассчитайте γ1 (температурный коэффициент) для данного интервала температур.

11

8.Для других температур рассчитайте γ2 и γ3. Выбирайте температуры с разницей 10о.

9.Рассчитайте средний температурный коэффициент для всего интервала температур, в котором проводились измерения.

1 2 3

3

Вывод: в выводе оцените характер влияния температуры на скорость изучаемой реакции и напишите выражение правила Вант-Гоффа с

полученным значением γ для данной реакции.

Лабораторная работа №3 Влияние катализатора на скорость реакции

Цель работы: изучить влияние концентрации катализатора (K2Cr2O7) на скорость разложения пероксида водорода (Н2О2).

Чистый Н2О2 разлагается медленно, но реакция сильно ускоряется в присутствии солей металлов переменной валентности, таких как железо, хром,

марганец и др.

Н2О2 (ж) = Н2О(ж) + ½ О2 (г)

Разложение при комнатной температуре описывается уравнением

реакции первого порядка. Скорость реакции проще всего измерять по объему выделяющегося кислорода.

Исследования проводятся на установке, изображенной на рис.2.

Рис.2. Установка для изучения скорости разложения пероксида водорода.

Установка состоит из реакционного сосуда (1), закрытого резиновой пробкой с газоотводной трубкой, бюретки (2) для сбора газа, сообщающегося сосуда (3),

крана (4).

12

Экспериментальная часть

1.10 мл раствора пероксида водорода определенной концентрации, заливается

вдлинное колено сосуда, а в короткое колено сосуда заливается 6 мл 1%-

го раствора катализатора K2Cr2O7, не допуская попадание раствора катализатора в колено с Н2О2. Сосуд осторожно закрываем резиновой пробкой, соединенной с газоотводным шлангом.

2.При открытом кране 4 поднимаем вверх уравнительный сосуд 3, до тех пор,

пока уровень жидкости в бюретке не поднимется до нулевой отметки.

После этого кран 4 нужно закрыть.

3.Смешать раствор катализатора и пероксида водорода и одновременно включить секундомер. Выделяющийся в результате реакции кислород будет вытеснять жидкость в бюретке, понижая её уровень. Не прекращая

перемешивание реакционной смеси, через 1 минуту определяем объем выделившегося кислорода. Для этого при каждом измерении уравнительный сосуд опускается, так, чтобы в бюретке 2 и уравнительном сосуде 3 установились одинаковые уровни жидкости. Результаты заносятся в таблицу. Измерения прекращаются после того как выделится не менее 20

мл кислорода и скорость выделения сильно замедлится.

4.После окончания первого опыта провести еще два, уменьшая концентрацию катализатора. Для этого во втором опыте в короткое колено сосуда заливается 3 мл раствора катализатора и 3 мл воды. В третьем опыте взять два мл катализатора и 4 мл воды. Таким образом концентрации катализатора K2Cr2O7 в опытах будут соответственно 1%, 05% и 0,33%.

5.Результаты опытов представить в виде графиков в координатах V мл (ось y)

от t мин. (ось х).

13

6. По уравнению реакции вычислите объем кислорода, который должен выделиться при полном разложении всего взятого количества пероксида водорода (ρН2О2= 1г/см3).

Вывод: в выводе отразите влияние уменьшения концентрации катализатора на скорость разложения пероксида водорода.

14

Вопросы и задания

1. Вставьте пропущенные термины и необходимые формулы.

А. Скорость реакции определяется изменением ………….. в единицу времени. Существует мгновенная скорость и ……………………. Мгновенная скорость находится …………, ………. скорость рассчитывается как С/ Δτ.

Скорость реакции зависит от концентраций реагирующих веществ, от……………, от присутствия ……………………………. Для реакций, протекающих с участием твердых веществ, скорость зависит от

………………………

Для элементарных реакций, то есть протекающих

………………………….., кинетическое уравнение реакции составляется по виду ………………………… . Порядки реакции по веществам равны

………………………………. Для сложных реакций, протекающих

…………………………………., кинетические уравнения находятся ………...

путем. Значения порядков реакции по веществам могут быть…………………………. .

Б. Молекулярность реакции – это число ………………………….. . Она может быть равна ……………………….. . Для элементарных реакций молекулярность численно равна

……………………….. . Мономолекулярной называется реакция

…………………………., например …………. . Для сложных реакций имеет смысл говорить о молекулярности …..

…… стадии. Последовательность элементарных стадий сложной реакции и их кинетические характеристики называются …………………………..химической реакции.

15

В. При повышении температуры скорость реакции ……………, так как

1)…………., 2)…………………., 3)………………… . По правилу Вант-Гоффа при повышении температуры на каждые……..градусов, скорость

………………… в 2-4 раза.

Температурный коэффициент скорости показывает …………………….. . С ростом температуры увеличивается число молекул, энергия которых больше или равна энергии активации. Энергия активации – это

……………………………………………… . Чем выше значение энергии активации, тем ………значение константы скорости, тем …… протекает реакция. Изменить значение энергии активации можно путем добавления

……………… или ……………………….. . Действие этих добавок сводится к

……………………………

2. Скорость реакции гомогенной жидкофазной химической реакции зависит от

1)концентраций реагирующих веществ;

2)от площади поверхности твердого вещества;

3)от давления газа;

4)от присутствия катализатора.

3. Кинетическое уравнение элементарной реакции 2А(г) + В2(г) = 2 АВ(г)

имеет вид1. w= kCACB2 ; 2. w= kC2ACB2 ; 3. w= kC2ACB2 ; 4. w= kC2AВ

4. Среди приведенных уравнений элементарных реакций уравнением мономолекулярной реакции является1. А+В=АВ; 2. АВ=А+В; 3. А+В+С=АВС;

4. А2+В=А2В

5. При повышении давления в системе 2А(г)+В2(г) =2АВ(г) в 2 раза скорость прямой реакции

6. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. При понижении температуры на 300С скорость реакции1) уменьшится в 30 раз; 2)

увеличится в 3 раза; 3) увеличится в 9 раз; 4) уменьшится в 27 раз.

7. Значения энергии активации двух реакций Еа(1)>Еа(2). Соотношение

значений констант скорости этих реакций1. k(1)>k(2); 2. k(1)<k(2); 3. k(1)=k(2).

16

8. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2. Скорость реакции уменьшится в 8 раз при изменении температуры

1) от 300С до 500С; 2) от800С до 500С; 3) от 500С до 580С; 4) от 500С до 800С.

9. Увеличение скорости элементарной реакции А2(г)+2В(г)= 2АВ(г) в 100 раз

возможно при 1) увеличении концентрации вещества В в 100 раз; 2) увеличением концентрации вещества А 2 в 10 раз; 3) увеличением концентрации вещества В в 10 раз; 4)

одновременным увеличением концентраций веществ А2 и В в 10 раз.

10. Порядок элементарной реакции 2NOCl(г)→ 2NO(г)+Cl2(г) по NOCl равен

1) 1; 2) 2; 3) 1∕2; 4) может быть определен только экспериментально.

11.Вещество, уменьшающее значение константы скорости реакции,

называется1) катализатор; 2) ингибитор; 3) стабилизатор; 4) инициатор.

12.Реакцией нулевого порядка по одному из веществ является процесс

1) Cu(тв)+O2(г)=CuO(тв); 2) H2(г)+0,5O2(г)=H2O(г); 3) N2O(г)= N2(г)+O(г);

4) HCl(р-р)+NaOH(р-р)=NaCl(р-р)+H2O(ж)

13. Закон действующих масс отражает зависимость

1) масс веществ до и после реакции; 2) скорости реакции от температуры; 3) скорости от

концентраций реагирующих веществ; 4) скорости реакции от массы катализатора.

14.Скорость реакции при возрастании температуры от 300С до 400С

увеличилась в 3 раза. При 300С реакция завершалась за 60 с, при 400С она

завершится за 1) 20 с; 2) 80 с; 3) 120 с; 4) 180 с.

15.С ростом температуры возрастает скорость реакций

1) экзотермических; 2) эндотермических; 3) гомогенных; 4) любых.

16.Объясните, что означают термины: константа скорости, порядок реакции, молекулярность реакции. Когда порядок и молекулярность различаются? В чем разница между реакциями нулевого, первого и второго порядка?

17.Поясните следующие утверждения:

а) при комнатной температуре водород не реагирует с хлором в отсутствии ультрафиолетового света; б) невозможно назвать порядок реакции по её стехиометрическому уравнению;

в) частота столкновений между молекулами в газовой фазе пропорциональна квадратному корню из значения абсолютной температуры, почему увеличение температуры на 100 обычно удваивает скорость реакции?

17

18. Энергия активации реакции равна 10кДж/моль. Как изменится скорость реакции при повышении температуры от 270С до 370С?

18

Литература

1.Киреев В.А. Кpаткий куpс физической химии / В. А. Киpеев. - М.: Химия,

1978. - 624 с.

2.Еремин Е.Н. Основы химической кинетики / Е.Н.Ерёмин. - М.: Высш. шк.,

1976.- 226с.

3.Рэмсден Э.Н. Начала современной химии / Э.Н.Рэмсден. – Л.: Химия, 1989. – 783с.

4.Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия / А.Г.Стромберг, Д.П.

Семченко. – М.: Высш. шк., 2001. – 527с.

19