Зависимость скорости химической реакции

2. Зависимость скорости химической реакции

от температуры

 

Для изучения этой зависимости используется та же реакция, что и в опыте 1.

Налейте в три пробирки по 5 мл одномолярного раствора H₂SO₄, в другие три пробирки налейте по 5 мл децимолярного раствора тиосульфата натрия и разделите их на три пары (по пробирке с Na₂S₂O₃ и H₂SO₄ в каждой паре).

Первую пару пробирок поместите в стакан с водой и через 5 минут измерьте термометром температуру воды. Слейте содержимое двух пробирок в одну и раствор перемешайте. Пробирку с полученным раствором поместите в воду. По секундомеру определите время от начала реакции (момента перемешивания) до помутнения раствора и определите относительную скорость химической реакции.

Вторую пару пробирок поместите в стакан с водой и нагрейте её на         10 ⁰С выше температуры,  при которой проводился первый опыт. При нагревании воду в стакане следует перемешивать. После этого слейте содержимое одной из пробирок в другую, не вынимая последнюю из воды. Определите время и относительную скорость химической реакции.

С растворами в третьей паре пробирок проведите аналогичные операции, повысив температуру воды на 10 ⁰С выше той, при которой проводился второй опыт.

Экспериментальные данные занесите в таблицу.

 

Номер опыта

Объём раствора, мл

Температура,

⁰С

Время от начала отчёта до помутнения, с

Относительная скорость реакции   в условных единицах,

υ = 1/t

Na₂S₂O₃

H₂SO₄

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На основе результатов опыта постройте график зависимости скорости химической реакции от температуры, откладывая по оси абсцисс температуру, а по оси ординат – относительную скорость реакции в условных единицах.

Сформулируйте вывод о зависимости скорости химической реакции от температуры.

Какие значения принимает температурный коэффициент скорости  химической реакции для большинства реакций?

 

3. Скорость химической реакции в гетерогенной системе

Химическая реакция в гетерогенной системе происходит не во всём объёме, а лишь на поверхности (границе) раздела фаз. Для системы, состоящей из двух фаз, одна их которых твёрдая, скорость реакции зависит от степени измельчения веществ.

Возьмите две одинаковые навески мрамора кускового и порошкообразного массой около 0,5 г (взвесьте на технохимических весах). Налейте в две пробирки по 5 мл 10 %-ной хлороводородной кислоты и внесите в них одновременно навески мрамора. 

Наблюдая за скоростью процесса в обеих пробирках, определите   время (t), которое потребовалось для химического растворения мрамора в каждой из пробирок.

Вычислите для обоих случаев относительную скорость химической реакции (υ = 1/t) и определите, в каком случае скорость больше и во сколько раз.

Составьте уравнение химической реакции и сделайте вывод о влиянии площади по­верхности соприкосновения реагирующих веществ в гетерогенных системах на скорость химической реакции.

4. Влияние катализаторов на скорость химической реакции

 

Медленное разложение пероксида водорода при комнатной температуре можно ускорить введением катализатора, например, оксида марганца(IV) или иона Cu(II).

Налейте в пробирку 2 мл 3 %-ного раствора Н₂О₂ и отметьте, выделяется ли при этом газ.

Внесите в раствор микрошпателем порошкообразный диоксид марганца. Что при этом наблюдается?

Внесите в верхнюю часть пробирки тлеющую лучину. Что происходит?

Сформулируйте вывод, о том какой газ выделяется.

Составьте уравнение реакции разложения пероксида водорода.

Проделайте аналогичный опыт, используя вместо диоксида марганца, 2-3 капли 1 н. раствора CuSO₄.

5. Смещение химического равновесия вследствие изменения        кон­центрации реагирующих веществ

Классическим примером обратимой химической реакции является взаимодействие хлорида железа(III) с роданидом калия, в результате которой образуются роданид железа(III) и хлорид калия:

 

FeCl₃ + 3KCNS  Fe(CNS)₃ + 3KCl.

 

Из веществ-компонентов системы только раствор Fe(CNS)₃ является интенсивно окрашенным в кроваво-красный цвет, в то время как разбавленный раствор FeCl₃ имеет светло-оранжевую окраску, (растворы KCNS и KCl бесцветные). Поэтому любое изменение концентрации роданида железа изменяет интенсивность окраски раствора, и позволяет наблюдать, в каком направлении происходит смещение химического равновесия. Если увеличить концентрацию растворов FeCl₃ и KCNS, то увеличится скорость прямой реакции, и это приведёт к увеличению концентрации раствора Fe(CNS)₃, а следовательно, и к усилению интенсивности его окраски. Наоборот, увеличение концентрации KCl сместит равновесие в обратную сторону, и интенсивность окраски раствора уменьшится.

В стакан ёмкостью 50 мл налейте 25 мл дистиллированной воды и добавьте по 2 капли однонормальных растворов FeCl₃ и KCNS. Полученный раствор разлейте приблизительно поровну в 4 пробирки.

Первая пробирка будет являться свидетелем.

Во вторую пробирку добавьте 2-3 капли однонормального раствора FеСl₃.

В третью пробирку добавьте 2-3 капли однонормального раствора КСNS.

В четвёртую пробирку добавьте несколько кристалликов KCl и энергично взболтайте.

Сравните цвета растворов в четырёх пробирках и дайте объяснения наблюдаемым явлениям. Почему добавление KCNS вызывает более сильное изменение окраски, чем добавление FeCl₃?

Составьте выражение для константы равновесия этой реакции.