Практикум по физической химии. Лабораторные работы: Методическое пособие, страница 10

В данной работе изучается зависимость скорости реакции между персульфат- и иодит-ионами от ионной силы раствора и находиться константа реакции k_o для которой коэффициенты активности исходных частиц и активированного комплекса равны единицы.

2.2 Реактивы и оборудование

Для проведения работы готовят следующие растворы:

1) 0,13 М раствор KI                                  50 мл,

2) 0,13 М раствор K₂S₂O₈               50 мл,

3) 0,2 М раствор KCl                                200 мл.

В работе используется следующее оборудование:

1) Мерные колбы на 50 мл – 4 шт.

2) Мерная колба на 200 мл.

3) Микропипетка.

4) Мерные пипетки на 2 и 5 мл.

5) Мерная бюретка на 20–25 мл.

6) Стеклянные палочки для перемешивания – 2 шт.

7)   Спектрофотометр.

Приготовления реакционных смесей и проведения измерений

В данной работе удобно измерять скорость химической реакции по скорости изменения концентрации йода спектрофотометрическим методом. Для этого настраивают спектрофотометр для проведения измерений оптической плотности на постоянной длине волны поглощения частицы , имеющий максимум поглощения при 350 нм с коэффициентом экстинции e = 2,5×10⁴ л/моль´см. Температура проведения реакции указы-вается преподавателем. Удобнее всего проводить реакцию при комнатной температуре, в этом случае все измерения необходимо провести за одно занятие.

Из растворов 1–3 приготавливаются растворы с ионной силой изменяющейся в диапазоне 0,02–0,1 моль/л с одинаковыми концентрациями персульфат- и иодит-ионов и постоянным значением pH. Растворы готовят путем смешения растворов 1–3. Ионная сила раствора варьируется путем добавления различного количества раствора хлорида калия.

Непосредственно перед проведением измерения оптической плотности в колбу на 50 мл добавляют:

1) 2,0 мл раствора персульфата калия;

2) от 0,0 до 20,0 мл (с шагом по 1 мл) раствора хлорида калия.

Объем раствора доводят до 50 мл и тщательно перемешивают. Отбирают с помощью мерной пипетки 3,0 мл приготовленного раствора и вводят его в оптическую кювету (толщина кюветы –       1 см). Устанавливают кювету с раствором в камеру спектрофотометра и добавляют при перемешивание стеклянной палочкой 60 мкм раствора иодита калия. Раствор добавляют с помощью микропипетки. Сразу после этого начинают запись изменения оптической плотности раствора.

По углу наклона начального участка кривой изменения оптической плотности раствора находят константу скорости реакции. Все результаты измерений и сведения о приготовление растворов заносят в табл. № 1 и 2.

Таблица № 1

 Исходные растворы

Таблица № 2

Результаты измерений

Обработка результатов измерений

По результатам измерений строится таблица № 3:

Таблица № 3

 Значения lgk и

Строится график зависимости lgk от . Из вида графика делается вывод о применимости первого приближения теории Дебая-Хюккеля. При наличии отклонения графика от линейности при высоких концентрациях необходимо применять второе приближение теории.

Обработка результатов проводится методом наименьших квадратов с использованием в качестве анаморфозы уравнения Бренстеда–Бьеррума в виде (5) или (7).

Контрольные вопросы

1. Влияние среды на скорость элементарной химической реакции. Первичный солевой эффект (вторичный солевой эффект).

2. Объяснить с точки зрения теории о влияние среды на скорость химической реакции полученные результаты. Сделать вывод о применимости этой теории.

3. Привести примеры реакций, для которых наблюдается первичный солевой эффект и объяснить каким образом он проявляется.

4. Каким образом изменяется ионная сила раствора в ходе реакции между персульфат- и иодит-ионами?