Лабораторна робота № 4. Швидкість хімічної реакції. Хімічна рівновага

Тема 4. Основи хімічної термодинаміки та хімічної кінетики

Енергетика хімічних процесів. Закони термохімії. Елементи хімічної термодинаміки. Перший початок термодинаміки. Внутрішня енергія і ентальпія. Елементи другого початку термодинаміки. Ентропія. Енергія Гіббса. Закон Гесса. Обчислення зміни ізобарно – ізотермічного потенціалу (енергії Гіббса). Напрямок хімічних процесів.

Хімічна кінетика. Зворотні, незворотні реакції, гомогенні і гетерогенні реакції. Швидкість хімічних реакцій та фактори, що на неї впливають. Закон Вант-Гоффа. Поняття про активні молекули. Енергія активації. Рівняння Арреніуса. Каталіз і каталізатори.

Хімічна рівновага. Константа хімічної рівноваги. Вплив концентрації, температури і тиску на зміщення рівноваги в системі. Принцип Ле Шательє.

Мета роботи: вивчення впливу концентрації, природи, площі контакту реагуючих речовин, каталізатора на швидкість хімічних реакцій, а також спостереження рівноважних процесів та вивчення факторів, які впливають на зміщення хімічної рівноваги.

Дослід 1. Вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість хімічної реакції

При взаємодії натрій тіосульфату Na₂S₂O₃ з розбавленим розчином сульфатної кислоти H₂SO₄ спостерігається опалесценція розчину внаслідок виділення сірки при взаємодії натрій тіосульфату з сульфатною кислотою:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + S + Н₂O

Час від початку реакції (зливання розчинів) до помітної опалесценції розчину визначає швидкість реакції.

В три великі пронумеровані пробірки налити розведений розчин натрій тіосульфату Na₂S₂O₃: в першу – 5 мл, в другу – 10 мл, в третю – 15 мл. В першу пробірку додати також 10 мл дистильованої води, а другу – 5 мл води. В три інші пробірки налити по 5 мл розведеної сульфатної кислоти. В кожну пробірку з розчином Na₂S₂O₃ влити по 5 мл розчину сульфатної кислоти і визначити час з моменту додавання кислоти до появи опалесценції розчину в кожній пробірці. Результати записати в таблицю 3 і представити графічно, відклавши на осі абсцис відносну концентрацію Na₂S₂O₃, а на осі ординат – відносну швидкість реакції. Зробити висновок про залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин.

Таблиця 3. Експериментальні дані

№ проб.	Об’єм розчину Na2S2O3, мл	Об’єм Н2О, мл	Об’єм розчину Н2SO4, мл	Відносна концентрація Na2S2O3, умов.одиниці	Час до появи муті, t, с	Відносна швидкість реакції v = 1/t, с^-1
					t	v1
					t2	v2
		-			t3	v3

Дослід 2. Вплив природи реагуючих речовин на швидкість реакції в гетерогенній системі

В дві пробірки налити по 1-2 мл розчинів ацетатної СН₃СООН та хлоридної HCl кислот однакової концентрації. В пробірки внести однакові шматочки цинку. Записати спостереження, зробити висновок про вплив природи кислот на швидкість розчинення цинку. Яка кислота є сильнішою? Навести рівняння реакцій.

Дослід 3. Вплив площі поверхні реагуючих речовин на швидкість реакції в гетерогенній системі

В дві пробірки налити по 5 мл хлоридної кислоти НCl (1:1) та внести до них однакові наважки (по 0,5 г) крейди: в першу пробірку у вигляді шматочків, в другу – у вигляді порошку. Відмітити час, необхідний для розчинення крейди в обох випадках. Написати рівняння реакції та зробити висновок.

Дослід 4. Вплив каталізатора на швидкість реакції

В пробірку налити 0,5-1 мл 30%-вого розчину H₂O₂ і скалкою, що тліє, перевірити відсутність кисню. Потім в пробірку додати кілька кристаликів MnO₂ або PbO₂, які виступають у якості каталізатора даної реакції. Спостерігати утворення бульбашок газу. Визначити, що це за газ. Написати рівняння реакції розкладання H₂O₂.

Дослід 5. Вплив концентрації реагуючих речовин на зміщення рівноваги

В невеликій склянці змішати по 10 мл розведених розчинів ферум (ІІІ) хлориду FeCl₃ і калій або амоній тіоціанату (роданіду) KSCN (NH₄SCN). Написати рівняння цієї оборотної реакції і вираз константи рівноваги для неї. Отриманий розчин розлити порівну в чотири пробірки. В першу додати декілька крапель концентрованого розчину ферум (ІІІ) хлориду, а другу – концентрованого розчину калій або амоній тіоціанату, а третю - декілька кристалів калій хлориду. Четверту пробірку залишити для порівняння. Порівняти колір рідин в пробірках. За зміною інтенсивності забарвлення зробити висновок про зміну концентрації ферум (ІІІ) тіоціанату (роданіду) Fe(SCN)₃, а саме, про зміщення рівноваги. Пояснити зміну кольору з використанням закону дії мас.

Змістовий модуль 2. Розчини. Окисно-відновні процеси. Полімерні матеріали

Дата добавления: 2014-12-07