Дослід 1. Залежнiсть швидкостi хімічної реакції вiд концентрації реагуючих речовин.

Залежнiсть швидкостi хімічної реакції вiд концентрації реагуючих речовин вивчають на прикладi самодовiльного розкладу тiосiрчаної кислоти H₂S₂O₃ при рiзних її концентрацiях, але при сталiй температурi. Одержання тiосiрчаної кислоти з наступним самодовiльним розкладом відбувається згiдно рівнянь реакцiй:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = H₂S₂O₃ + Na₂SO₄

H₂S₂O₃ = H₂SO₃ + S

H₂SO₃ = SO₂ + H₂O

Швидкiсть всього процесу визначається швидкiстю найбільш повільної, в даному випадку другої реакції. Постановка дослiду ґрунтується на тому, що розклад тiосiрчаної кислоти супроводжується видiленням еквівалентної кiлькостi колоїдної сiрки, і по густинi її суспензії можна робити висновки про кiлькiсть розкладеної тiосiрчаної кислоти. Густину суспензії можна оцінювати з допомогою простого прийому: розглядаючи через розчин смужку кольорового паперу. При достатнiй густинi суспензії кольорова смужка паперу стає майже невидимою. Дослiд проводиться наступним чином: в пробiрку наливають розчин тiосульфату натрiю, при цьому позаду пробiрки тримають смужку кольорового паперу, потiм доливають розчин сірчаної кислоти i вiдмiчають промiжок часу вiд моменту зливання розчинiв (початок реакції) до початку видимого зникнення кольорової смужки, що розглядається через шар рiдини (кiнець дослiду).

Необхідне обладнання та реактиви: склянка з 0,15 М розчином тiосульфату натрiю Na₂S₂O₃ та піпеткою (3 мл); склянка з 0,15 М розчином сірчаної кислоти та піпеткою (3 мл); склянка з дистильованою водою та піпеткою (3 мл); 4 чисті сухі пробірки, розміщені в штативі; смужка кольорового паперу.

Методика виконання досліду:

1. З допомогою пiпетки налийте в суху пробiрку (№1) (розташовану на фонi кольорової смужки паперу) 3 мл розчину тiосульфату натрiю, налийте туди ж 3 мл розчину сірчаної кислоти, одразу ж почавши вiдлiк часу по секундомiру. В момент початку зникання смужки зупинiть секундомiр. Число секунд запишiть в журнал.

2. В три чистi i сухi пробiрки налийте розчин тiосульфату натрiю: в першу (№2) – 1,5 мл, в другу (№3)– 1 мл, в третю (№4) – 0,75 мл i долийте в них дистильованої води: в першу – 1,5 мл, в другу – 2 мл, в третю – 2,25 мл. Вмiст пробiрок перемiшайте обережним струшуванням. В кожну з пробiрок почергово долийте по 3 мл розчину сірчаної кислоти, вiдмiчаючи по секундомiру час, який пройшов вiд моменту зливання розчинiв до моменту зникнення кольору смужки паперу.

Вiдмiтимо, що при виконані дослідів вiдмiчався час, необхiдний для розкладу однiєї й тiєї ж кiлькостi H₂S₂O₃ (оскільки тоді густина суспензiї сiрки однакова), отже, змiна концентрацiї в цих дослiдах була однаковою, а час рiзний. Вiн тим бiльший, чим менша концентрацiя Н₂S₂O₃. Величини, оберненi до цього часу, пропорцiйнi швидкостям відповідних реакцiй. Використовуючи результати вимiрiв, розрахуйте ці величини. Результати приведіть в таблиці та на мiлiметровому паперi побудуйте графік залежності швидкості реакції від концентрації, відкладаючи на осi ординат величину, обернену часу (1/ t), а на осi абсцис – концентрацiю (C). Данi для графiка берiть з попередньо складеної таблицi 1.

Таблиця 1. Залежнiсть швидкостi розкладу H₂S₂O₃ вiд концентрацiї

№ пробірки	Об’єми розчинів в пробірці	Об’єм долитого розчину H2SO4	Концентрація С Na2S2O3 в пробірці, моль/л	Час t до початку зникнення смужки, сек	Величина, обернена до часу, 1/ t
	3 мл розчину Na2S2O3 0 мл Н2О	3 мл
	1,5 мл розчину Na2S2O3 1,5 мл Н2О	3 мл
	1,0 мл розчину Na2S2O3 2,0 мл Н2О	3 мл
	0,75 мл розчину Na2S2O3 2,25 мл Н2О	3 мл

 

Дослiд 2. Залежнiсть швидкостi хімічної реакції вiд температури.

Вивчення залежностi швидкостi реакції вiд температури проводиться теж на прикладi самодовiльного розкладу тiосiрчаної кислоти при однiй i тiй самій концентрації реагуючих речовин (Na₂S₂O₃ i H₂SO₄), але при рiзнiй температурi.

Необхідне обладнання та реактиви: склянка з 0,15 М розчином тiосульфату натрiю Na₂S₂O₃ та піпеткою (3 мл); склянка з 0,15 М розчином сірчаної кислоти та піпеткою (3 мл); термостат, що уявляє собою стакан, закритий пробкою, в якiй є спецiальнi отвори для утримування пробiрок i термометра; відповідні сухі пробірки; термометр; смужка кольорового паперу; електроплитка.

Методика виконання досліду:

В одну пробiрку наливають розчин Na₂S₂O₃, в другу – розчин H₂SO₄, пробiрки вставляють в отвори в пробцi, що закриває стакан, наповнений водою. Воду в стаканi нагрiвають з допомогою електроплитки, температуру води фiксують термометром. При досягненнi необхідної температури вмiст пробірок зливають i фiксують час, який проходить вiд моменту злиття вмiсту пробiрок до зникнення кольорової cмужки (t).

Вивчення залежностi проводьте при температурах 20, 30, 40, 50^оС. Для проведення дослiдiв щоразу берiть по 3 мл кожного розчину, тодi концентрацiя тiосiрчаної кислоти в кожному дослiдi буде однакова. На основi результатiв дослiду вирахуйте значення 1/ t для кожної температури.

Результати приведiть в таблиці 2 та графічно, вiдкладаючи на осi ординат1/t, а на осi абсцис – температуру; розрахуйте значення температурного коефіцієнту швидкостi по формулi g = (різниця температур Т₂ –Т₁ = 10).

Таблиця 2. Залежнiсть швидкостi розкладу H₂S₂O₃ вiд температури

№ пробірки	Температура, ^оС	Промiжок часу t вiд початку вiдлiку до зникнення кольорової смужки, сек	Величина 1/ t