Химия: Методические указания к лабораторным работам, страница 16

№ наблюдения	Температура раствора Т,  К	Время течения реакции t, с	Скорость реакции V = с/t, с-1	InV, (с-1)	Обратная температуpa l/Т, К-1	Энергия активации реакции Eакт., кДж/моль
1
2
3
4
5

Опыт проводится с постоянной концентрацией Nа₂S₂Оз при пяти различных значениях температуры.

При комнатной температуре в пробирку внесите 10 капель 1н. раствора тиосульфата натрия, добавьте в нее 1 каплю 2н. раствора серной кислоты. По секундомеру определите время от начала реакции до появления слабой опалесценции. Затем проделайте опыт при температуре на 10 °С выше комнатной. Для этого залейте в термостат воду нужной температуры (t_комн. + 10 °С). В одну из пробирок термостата внесите 7-8 капель 2н. раствора серной кислоты, а в другую - 10 капель 1н. раствора тиосульфата натрия. Через 2-3 минуты добавьте 1 каплю 2н. раствора серной кислоты из пробирки, находящейся в термостате, в пробирку с раствором тиосульфата натрия. По секундомеру отсчитайте время появления голубоватой опалесценции.

Повторите опыт 4 раза, увеличивая температуру воды в термостате каждый раз на 10 °С. Данные наблюдения занесите в табл. 4.2.

Представьте полученные результаты графически в координатах V - скорость реакции, Т - температура.

Сделайте вывод о характере зависимости скорости химической реакции от температуры.

Определение энергии активации реакции

Расчетное задание для самостоятельной работы

По экспериментальным данным о влиянии температуры на скорость химической реакции можно определить энергию активации реакции. Из общего выражения

следует, что энергия активации Е_акт экспоненциально влияет на скорость и не зависит от температуры реакции. Логарифмирование позволяет получить это выражение в виде прямой в полулогарифмических координатах ln V = f(1/T):

ln V = ln V₀ - ,

где     - угловой коэффициент этой прямой.

На рис. 4.2 показана схема построения линейной зависимости lnV от обратной температуры 1/Т по экспериментальным данным из табл. 4.2.

Рис. 4.2. Температурная зависимость скорости реакции

взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой

в полулогарифмических координатах

Расчет энергии активации выполняют как определение углового коэффициента прямой, построенной по экспериментальным результатам (аналогично опыту № 1), по двум произвольным точкам, лежащим на прямой.

В расчетах значение универсальной газовой постоянной необходимо принять равной 8,3 Дж/моль·к:

                               -

                                       ______________________     

Откуда:

По величине энергии активации сделайте вывод о степени влияния температуры на скорость исследованной реакции и укажите, чем Е_акт отличается от DН реакции.

Опыт №3. Влияние катализатора на скорость химической реакции

Налейте в две пробирки по 5 капель 3% раствора пероксида водорода  Н₂О₂, в одну внесите на кончике микрошпателя несколько крупинок диоксида марганца МnО₂. Другую пробирку оставьте для сравнения. Объясните наблюдаемое явление. Напишите уравнение реакции разложения пероксида водорода.

Опыт №4. Скорость реакции в гетерогенных процессах

Поместите в одну пробирку маленький кусочек мрамора, а в другую – примерно такое же количество измельченного мрамора. В обе пробирки одновременно добавьте по одной капле 0,1н раствора соляной кислоты. Наблюдайте за скоростью реакции в обеих пробирках. Напишите уравнение реакции. Какой фактор в данном случае влияет на увеличение скорости реакции?

Опыт № 5. Химическое равновесие

Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие исследуйте на примере реакции

FeCl₃  + 3KCNS  D Fe(CNS)₃ + 3KCl.