Химия: Методические указания по выполнению лабораторных работ, страница 7

Экспериментальное определение скорости реакции необязательно связано с непосредственным определением концентрации реагирующих веществ. За ходом реакции можно следить по объему выделяющего газа, по изменению окраски раствора и т.д.. Выбор метода зависит от своеобразия реакции, от простоты и надежности его осуществления, от необходимой точности определения скорости и т.д.. Для сравнения скорости одной и той же реакции в разных условиях часто используют понятие относительной скорости:

                                                     (10)

где τ – время протекания реакции.

Опыт 1. Зависимость скорости гомогенной реакции от концентрации реагирующих веществ.

Для исследования используйте реакцию взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой:

Предварительно проделайте качественный опыт: в пробирку внесите 5–10 капель 1Н раствора Na₂S₂O₃ и 3–5 капель2Н раствора H₂SO₄ и наблюдайте появление слабой опалесценции и дальнейшее помутнение раствора от образующейся серы.

Приготовьте три раствора тиосульфата натрия различной концентрации. Для этого в три пробирки внесите: в первую (N1) – 4 капли 1Н раствора тиосульфата натрия и 8 капель воды, во вторую (N2) – 8 капель раствора тиосульфата натрия и 4 капли воды, в третью (N3) – 12 капель раствора тиосульфата натрия. Первую и вторую пробирки осторожно встряхните. Если условно обозначить молярную концентрацию Na₂S₂O₃ в пробирке N1 С моль, то соответственно, в пробирке N2 концентрация будет 2С моль, в пробирке N3 – 3С моль.

В пробирку N1 добавьте каплю 2Н раствора Н₂SO₄ и осторожно встряхните пробирку. В момент добавления кислоты пустите в ход секундомер и измерьте время до появления в растворе слабой опалесценции. Также добавьте по одной капле 2Н раствора Н₂SO₄ в пробирки N2 и N3 и измерьте время протекания реакции. Полученные данные занесите в таблицу 4.

Таблица 4

N пробирки	Число капель раствора Na2S2O3	Число капель Н2О	Число капель раствора Н2SO4	Общий объем раствора (число капель)	Концентрация Na2S2O3 моль	Время течения реакции τ, с	Относительная скорость vотн, с-1
1	4	8	1	13	С
2	8	4	1	13	2С
3	12	-	1	13	3С

Начертите график зависимости скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия. Сформулируйте вывод о зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Поясните, каким должен быть график при идеальном выполнении закона действия масс.

Опыт 2. Зависимость скорости гомогенной реакции от температуры.

Приготовьте три пробирки (N1,N2,N3), в каждую из которых внесите по 10 капель 1Н раствора тиосульфата натрия, и пробирку с 2Н раствором серной кислоты и опущенной в него пипеткой.

Пробирку N1, пробирку с раствором серной кислоты и термометр поместите в стакан с водой комнатной температуры и через 3–5 минут запишите показания термометра. Внесите 1 каплю 2Н раствора Н₂SO₄ в пробирку N1, осторожно встряхните пробирку и секундомером измерьте время до появления слабой опалесценции в пробирке.

Пробирку N2, пробирку с раствором кислоты и термометр поместите в стакан с водой, нагретой до температуры на 10 градусов выше той, при которой находилась пробирка N1. С пробиркой N2 проделайте тот же самый опыт, что и с пробиркой N1. Точно также поступите с пробиркой N3, повысив температуру воды еще на 10 градусов.

Полученные данные напишите в таблицу 5.

Таблица 5

N пробирки	Температура t, °С	Время течения реакции τ, с	Относительная скорость реакции v(t)отн, с-1	Повышение скорости при увеличении t на 10°С, v(t+10)отн./v(t)отн.
1
2
3