Работа 5. Определение константы скорости реакции окисления йодоводородной кислоты пероксидом водорода

 

Окисление йодоводородной кислоты протекает по уравнению:

При большом избытке Н₂О₂ реакция описывается кинетическим уравнением первого порядка. В этом случае константу скорости реакции можно рассчитать по уравнению.

Электропроводность исходной смеси HI и Н₂О₂ обусловлена наличием сильного электролита - HI. По мере протекания реакции электропроводность будет уменьшаться пропорционально концентрации электролита в растворе. Коэффициент пропорциональности между удельной электропроводностью и концентрацией электролита при подстановке в уравнение сокращается, поэтому для расчета константы скорости можно использовать следующее уравнение:

,

где - электропроводность раствора в начальный момент времени, a -электропроводность раствора в момент времени t.

 

Выполнение работы

 

Измерения электропроводности проводятся с помощью кондуктометра Conductivity Meter EC 215. Перед работой включить прибор в сеть и прогреть 5 минут. Выбрать шкалу измерения «1999µS».

В колбу отобрать пипеткой 0.1 мл 57% раствора йодоводородной кислоты, разбавить водой до 50 мл и затем 15 мл получившегося раствора влить в сосуд для измерения электропроводности.

В мерный цилиндр отобрать пипеткой 0.1 мл 30% раствора перекиси водорода и разбавить водой до 15 мл. Добавить раствор перекиси водорода к раствору йодоводородной кислоты и тщательно перемешать. Опустить в смесь электроды. Время смешения принять за начало отсчета. Первое значение электропроводности измерить через 1 минуту. Дальнейшие измерения проводить каждую минуту. Через 40 минут после начала опыта измерения можно прекратить, так как изменение величины электропроводности будет уже незначительным.

По полученным данным построить график в координатах - , определить графическим путем величину . Константу скорости реакции определить расчетным путем и графическим методом. Экспериментально измеренные и расчетные данные занести в таблицу 5, предварив ее следующими данными:

Температура опытаºC

Концентрация H₂O₂ в реакционной смесимоль л^-1

Логарифм удельной электропроводности в начале реакции

 

Таблица 5. Изменение удельной электропроводности во времени и

расчет константы скорости реакции окисления йодо-

водородной кислоты

№	, мин			, мин^-1

=

В выводах сравнить величины полученные графическим и аналитическим способами.

 

 

Работа 6. Фотометрическое изучение скорости разложения

Комплексного иона триоксалата марганца

 

Химические реакции, в результате которых происходит изменение цвета, могут быть изучены фотометрическим методом. Одним из примеров таких реакций может служить распад комплексного иона триоксалата марганца, окрашенного в коричневый цвет, до смеси продуктов, которые бесцветны.

Изучаемая реакция является реакцией первого порядка. Константа скорости реакции может быть вычислена по уравнению, которое легко преобразовать к виду:

,

где и - оптические плотности раствора в начальный момент времени и в момент времени Оптическая плотность раствора пропорциональна концентрации комплексного иона триоксалата марганца.

С помощью спектрофотометра ПЭ-5400ви измеряют процент пропускания света – N, из которого может быть рассчитан коэффициент пропускания - и оптическая плотность раствора:

;

 

Выполнение работы

 

Убедитесь в том, что в кюветном отделении спектрофотометра на пути светового пучка ничего не установлено, и крышка кюветного отделения закрыта. Включите спектрофотометр с помощью сетевого выключателя, расположенного на задней панели прибора. Раздастся звуковой сигнал и на дисплее начинает отображаться ход процедуры самодиагностики. По ее завершении начинается прогрев прибора, который длится 20 минут.

В кюветное отделение поместить кювету с дистиллированной водой и нажать кнопку «Ноль». На дисплее должно высветиться значение «100».

Реакционная смесь готовится в следующей последовательности: в фарфоровый стакан емкостью 20 мл налить 1 мл 0.1М раствора MnSO₄,
7 мл 0.1М раствора Н₂С₂О₄ и 2 мл 0.01М раствора КMnO₄. Одновременно с добавлением последнего раствора включают секундомер.

Полученной реакционной смесью заполнить кювету и поместить в кюветное отделение спектрофотометра. Сменить кювету с дистиллированной водой на такую же кювету с реакционной смесью и снимать показания прибора во времени .

Измерения рекомендуется производить через 1, 2, 4, 6, 10 минут от начала реакции и прекращать при более 90.

После окончания измерений строится график зависимости - . По этому графику следует определить константу скорости реакции (графическим способом) а также, экстраполировав полученную линейную зависимость на ось ординат, - значение .

Кроме того, экспериментально измеренные и расчетные данные следует занести в таблицу 6, предварив ее следующими данными.

 

Температура опытаºC

Логарифм оптической плотности в начале реакции

 

Таблица 6. Изменение коэффициента пропускания во времени и расчет

константы скорости реакции разложения триоксалата

марганца

№	, мин					, мин^-1

=

В выводах сравнить величины полученные графическим и аналитическим способами.

Литература

 

1. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии: В 2 томах. М.: Химия, 1969.

2. Горбачев С.В. и др. Практикум по физической химии. М.: Высшая школа, 1974.

3. Воробьев Н.К. и др. Практикум по физической химии. М.: Химия, 1975.

4. Байрамов В.М. Основы химической кинетики и катализа. М.: Академия, 2003.

5. Химическая энциклопедия / под ред. И.Л.Кнунянца: В 5 томах. М.: Советская энциклопедия, 1990.

 

 

Содержание

 

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ 3

1.1 Скорость химической реакции 3

1.2 Зависимость скорости от концентрации реагирующих веществ 5

1.3 Расчет константы скорости для необратимых реакций 8

1.4 Время полупревращения 10

1.5 Методы определения порядка реакции 11

1.6 Методы определения концентрации 13

1.7 Зависимость скорости реакции от температуры 14

1.8 Влияние катализатора на скорость химической реакции 16

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 17

Работа 1. Изучение скорости инверсии тростникового сахара 17

Работа 2. Изучение кинетики реакции разложения мочевины

в водных растворах методом измерения

электропроводности…………………………………………….. 23

Работа 3. Изучение скорости омыления сложных эфиров щелочью 27

Работа 4. Изучение кинетики реакции омыления уксусноэтилового

эфира щелочью методом потенциометрии……………………..31

Работа 5. Определение константы скорости реакции окисления

йодоводородной кислоты пероксидом водорода 35

Работа 6. Фотометрическое изучение скорости разложения комплексного иона триоксалата марганца 37

Литература 39