Работа № 5 скорость химической реакции

Цель работы: исследование зависимости скорости химической

реакции от различных факторов

Опыт 1. Влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции

Выполнение опыта

Возьмите четыре пробирки. В первые две пробирки внесите по одной грануле металлического цинка, а в другие две – по одной грануле металлического олова. В одну пробирку с гранулами цинка добавьте раствор соляной кислоты, а в другую – уксусной кислоты (СН₃СООН). Подобные действия проведите с металлическим оловом. Наблюдайте различную интенсивность выделения водорода в пробирках.

Запись результатов опыта

Напишите уравнения реакций взаимодействия цинка и олова с соляной и уксусной кислотами.

В выводе отразите влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Опыт 2. Влияние температуры на скорость химической реакции

Выполнение опыта

Зависимость скорости реакции от температуры рассматривают на примере взаимодействия растворов тиосульфата натрия и серной кислоты в соответствии с уравнением реакции:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = S + Na₂SO₄ + H₂O + SO₂

Предварительно проделайте качественный опыт. Для этого в пробирку внесите 5 – 10 капель 0,5М раствора тиосульфата натрия и добавьте 3 – 5 капель раствора 1М серной кислоты. Наблюдайте появление слабой опалесценции и дальнейшее помутнение раствора от выпавшей свободной серы. Время, проходящее от сливания растворов до заметного помутнения, зависит от скорости реакции.

В три стакана с номерами 1А, 2А и 3А налейте по 10 мл 2,5%-ного раствора серной кислоты, а в три других с номерами 1Б, 2Б, и 3Б – по 10 мл 5%-ного раствора тиосульфата натрия.

Проведите три опыта при трех разных температурах:

1) при комнатной температуре (стаканы А1 и Б1),

2) при Т ₂ > Т₁ на 10⁰ (стаканы А2 и Б2),

3) при Т₃ > Т₁ на 20⁰ (стаканы А3 и Б3).

Для контроля за температурой в стакан с раствором тиосульфата натрия опустите термометр. В опытах, проводимых при температурах Т₂ и Т₃, стаканы с растворами поместите в водяную баню, нагретую до нужной температуры.

В каждом из опытов быстро прилейте раствор серной кислоты из стакана А к раствору тиосульфата натрия в стакане Б. Отмечайте время начала сливания (t₀) и время появления помутнения раствора (t_м).

Запись результатов опыта

Занесите полученные данные в таблицу:

№	Температура опыта	Время начала сливания, t0	Время появления помутнения раствора, tм	t	Скорость, 1/t,усл.ед.
Продолжение таблицы
1.
2.
3.

В выводе отметьте, какая связь наблюдается между температурой и временем, проходящим от момента сливания растворов до заметного помутнения раствора. Как зависит скорость химической реакции от температуры? Подтвердите расчетом, что полученные данные подчиняются правилу Вант-Гоффа.

Опыт 3. Влияние величины поверхности раздела реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Выполнение опыта

Возьмите два небольших, по возможности одинаковых кусочка мела. Один из них измельчите на фильтровальной бумаге стеклянной палочкой до порошкообразного состояния. Полученный порошок поместите в одну пробирку, а кусочек мела – в другую. В обе пробирки одновременно добавьте одинаковое количество (10 – 20 капель) 2М соляной кислоты. В какой пробирке наблюдается более сильное выделение газа? Отметьте время полного растворения мела в каждой пробирке.

Запись результатов опыта

Запишите уравнение соответствующей реакции. Сделайте вывод о зависимости скорости химической реакции от величины поверхности раздела реагирующих веществ.

Опыт 4. Влияние катализатора на скорость химической реакции.

Выполнение опыта

В две пробирки внесите по 10 капель 0,5М раствора роданида калия и по 1 капле 0,5М раствора хлорида железа (III). Наблюдайте окрашивание раствора в красный цвет в результате образования роданида железа Fe(SCN)₃. В одну из пробирок добавьте 1 каплю 0,5М раствора сульфата меди, после чего в обе пробирки внесите по 10 капель тиосульфата натрия. Наблюдается обесцвечивание растворов, в результате восстановления железа (III) до железа (II) тиосульфатом натрия в соответствии с уравнением реакции:

2 Fe(SCN)₃ + 2 Na₂S₂O₃ = Na₂S₄O₆ + 2 Fe(SCN)₂ + 2 NaSCN

Отметьте, в какой из пробирок обесцвечивание происходит быстрее.

Запись результатов опыта

Запишите уравнения реакций взаимодействия хлорида железа (III) с роданидом калия и восстановления железа (III) до железа (II) тиосульфатом натрия. Какую роль выполняет здесь сульфат меди? Как зависит скорость реакции от присутствия катализатора?

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Что является предметом изучения химической кинетики?

2. Что такое гомогенные и гетерогенные реакции?

3. Что называется скоростью химической реакции? От каких факторов она зависит для гомо- и гетерогенных реакций?

4. Как зависит скорость химической реакции от концентрации реагирующих веществ? Сформулируйте закон действующих масс и приведите его математическое выражение.

5. В чем состоит физический смысл константы скорости химической реакции?

6. Как зависит скорость химической реакции от температуры? Сформулируйте правило Вант-Гоффа.

7. Что такое температурный коэффициент скорости реакции? В чем его физический смысл?

8. Приведите уравнение Аррениуса. Что такое энергия активации? В чем ее физический смысл?

9. Что такое катализаторы? Дайте понятия гомогенного и гетерогенного катализов.