Экспериментальное определение зависимости скорости реакции от концентрации соли (Ск–const; Т–const)

Лабораторная работа № 2Вариант 1.

Кинетика химических реакций

Цель работы.

Изучение кинетики реакции: H₂SO₄ + Na₂S₂O₃ ® Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O +S¯

1. Выявление зависимости скорости реакции взаимодействия раствора серной кислоты постоянной концентрации и раствора соли [тиосульфат натрия (Na₂S₂O₃)] переменной концентрации от концентрации соли. Определение кинетического порядка реакции по соли.

2. Установление зависимости скорости реакции от температуры. Определение энергии активации (Е_а) и температурного коэффициента ( g) реакции.

Для выполнения и защиты лабораторной работы студент должен знать:

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ при постоянной температуре (ЗДМ – закон действующих масс):

v = k(T)×C_к^x×C_c^y, где

v -скорость реакции; k(T) – константа скорости реакции (постоянная величина при Т= const); C_к и C_c – концентрация кислоты и соли [ ]; x, y – кинетический порядок реакции по кислоте и соли (стехиометрические коэффициенты в молекулярном уравнении); (x + y) - суммарный кинетический порядок реакции

 

Зависимость константы скорости реакции от температуры (уравнение Аррениуса):

, где

Еа – энергия активации реакции [ ]; Т – температура [К]; R = 8,314 [ ] - универсальная газовая постоянная, А – частотный фактор

Температурный коэффициент (Вант-Гоффа) реакции g: g =

Выполнение работы

Измерение скорости реакции v: v = 1 / t (с^-1) - скорость реакции; v ~ ∆С / ∆ t

t (с) – время протекания реакции - время между моментом сливания растворов кислоты и соли, и моментом визуальной регистрации образования осадка серы (помутнение раствора). Измеряется секундомером с точностью ±0.5 с.

Поскольку скорость исследуемой реакции является функцией трех параметров (температура, концентрации реагентов - соли и кислоты), то, изучая кинетику реакции, определяют влияние на скорость реакции только одного параметра, два других не меняют, оставляя их постоянными.

Экспериментальное определение зависимости скорости реакции от концентрации соли (Ск–const; Т–const).

- Расчет объемов реагентов. Суммарный объем растворов реагентов во всех опытах равен 25 см³. Объем раствора кислоты во всех опытах равен V_к = 5 см³ (С_к–const).

Для приготовления различных значений концентрации водных растворов соли, остальной объем (20 см³) будут составлять раствор соли V_с, с концентрацией С₀= 0.5 , и объем воды V_в, т.е. V_с + V_в = 20 см³. Из соотношения С_с(V_c + Vв + Vк) = С₀V_c следует, что С_c = 0,02V_c. Зная значение концентрации раствора соли С_c необходимое для приготовления и выполнения опыта, объём соли V_c определяют из соотношения V_c = С_c / 0,02. Объём воды Vв, необходимый для добавления к V_c, чтобы приготовить раствор соли нужной концентрации С_с, находят из соотношения V_в = 20 - V_c [ см³ ].

- Выполнение измерений. При помощи бюреток с водой, раствором соли и кислоты помещают:

- в измерительный стакан соответствующие объемы воды и раствора соли (V_с + V_в = 20 см³)

- в пробирку раствор кислоты (V_к = 5 см³)

- приливают раствор кислоты из пробирки в измерительный стакан и по секундомеру определяют время протекания реакции.

- результаты измерений и расчетов вносят в таблицу 1

- по экспериментальным точкам строят график v=f(C_c)

- по виду графика определяют кинетический порядок реакции по соли (y)

Таблица 1

№	Сс	Vc = Сc / 0,02	Vв= 20 - Vc	Vк	t	v = 1 / t	v ·102
	моль/л	см3	см3	см3	с	с-1	с-1
	0,09
	0,19
	0,30
	0,38

Пример заполнения табл.1

№	Сс	Vc	Vв	Vк	t	v = 1 / t	v ·102
	моль/л	см3	см3	см3	с	с-1	с-1
	0,10					0,01219	1,22

Пример построения графика по данным табл.1