Опыт 1. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ

Для исследования предлагается реакция:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + S↓ + H₂O

Реакция в ионно-молекулярном виде:

S₂O₃^-2 + 2Н⁺ = SO₂ + S↓ + Н₂О.

Прежде чем приступать к выполнению эксперимента, рассмотрите применимость закона действующих масс для данной реакции (для упрощения используйте уравнение реакции в ионно-молекулярном виде). Изобразите графически вид зависимости скорости реакции при увеличении концентрации тиосульфата натрия, условно обозначив ее как С, 2С, ЗС (при постоянной концентрации серной кислоты). Определите порядок реакции по тиосульфат-ионам. Обсудите также вид зависимости скорости реакции от концентрации серной кислоты и изобразите графически вид этой зависимости, если концентрацию тиосульфат-ионов считать постоянной. Укажите порядок реакции по ионам водорода.

 

Методика выполнения опыта

Приготовьте три раствора тиосульфата натрия различной концентрации. Для этого в три пробирки налейте: в первую – 1 мл раствора Na₂S₂O₃ и 2мл Н₂О; во вторую – 2 мл Na₂S₂O₃ и 1 мл Н₂О; в третью – 3 мл того же раствора Na₂S₂O₃. Затем в каждую пробирку добавьте по 1 мл раствора H₂SO₄ и измерьте время в секундах от момента добавления кислоты до появления первых признаков помутнения вследствие выпадения серы. Результаты опыта занесите в таблицу и постройте график зависимости скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия.

Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры

Исследуется полуэмпирическое правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса, графическое решение которого позволяет определить энергию активации реакции.

Методика выполнения опыта

В три пробирки налейте по 2 мл раствора Na₂S₂O₃, поставьте в стакан с горячей водой и через 3 – 5 минут измерьте температуру термометром. Добавьте в первую пробирку 1 мл раствора H₂SO₄ и отметьте время от момента добавления кислоты до появления первых признаков помутнения. Изменяя температуру системы (доливая холодную или горячую воду), проведите реакцию во второй и третьей пробирках. Результаты опыта внесите в таблицу и постройте график, откладывая по оси ординат относительную скорость, а по оси абсцисс – температуру (t, t + 10, t + 20).

Рассчитайте средний температурный коэффициент реакции:

, если ; .

Для графического расчета энергии активации постройте зависимость и по тангенсу угла наклона прямой определите энергию активации.

Лабораторная работа №5

Гидролиз солей

 

Цель работы: изучение процесса гидролиза солей разного типа, установление количественных характеристик процесса гидролиза, изучение влияния различных факторов на степень гидролиза.

Рекомендации: по литературным источникам ознакомиться со следующими теоретическими основами - «Ионное произведение воды», «Сильные и слабые электролиты», «Гидролиз солей».

Важнейшие понятия: гидролиз солей, образование многоядерных комплексов, водородный показатель, степень и константа гидролиза.

Следует уметь: сравнивать относительную склонность к гидролизу ионов в зависимости от их заряда и размера, связывать склонность к гидролизу анионов и катионов с силой соответствующих кислот и оснований значениями К_дис соответствующих ступеней ионизации кислот и оснований. Выражать процесс гидролиза с помощью ионных и молекулярных уравнений. Объяснять влияние температуры, концентрации ионов H⁺и ОН^-, одноименных ионов на смещение ионного равновесия.

 

Контрольные вопросы и задания:

1. Что называется ионным произведением воды? Каково его значение для 298 К?

2. Что называется водородным показателем (рН)? Как его величина связана с гидроксильным показателем (рОН)?

3. Определить значение рН в растворах NaOH и H₂SO₃ при их концентрации 0,001 моль/л.

4. Как можно определить явление гидролиза?

5. Какие соли подвергаются гидролизу по катиону, а какие – по аниону? Какие соли не подвергаются гидролизу? Привести примеры, записав уравнение гидролиза в ионном и молекулярном виде.

6. Что является следствием процесса гидролиза?

7. Охарактеризовать понятия «степень гидролиза», «константа гидролиза».

8. От каких факторов зависит степень гидролиза?

9. Рассчитать константу гидролиза NH₄CI, а также степень гидролиза в растворе с концентрацией 0,001 моль/л.

 

Экспериментальная часть