Химизм происходящих явлений

Иодат калия KIO₃ в кислой среде является (сильным) окислителем и реагирует с сернистой кислотой H₂SO₃ (уравнение (2)), которая является продуктом обменного процесса (1) и обладает сильными восстановительными свойствами:

Na₂SO₃ + H₂SO₄ = H₂SO₃ + Na₂SO₄; (1)

KIO₃ + 3 H₂SO₃ = KI + 3 H₂SO₄. (2)

Концентрации и объемы используемых растворов подобраны так, что Na₂SO₃ взят в недостатке, а процесс (2) идет достаточно медленно (секунды, десятки секунд). После израсходования сульфита оставшийся KIO₃ реагирует с KI:

5KI + KIO₃ + 3 H₂SO₄ = 3I₂ + 3 К₂SO₄ + 3 Н₂О. (3)

Иод, в свою очередь, образует с крахмалом комплекс синего цвета. Появление окраски свидетельствует об окончании реакции (2), измерение скорости которой и является целью практической работы.

Обработка и анализ результатов измерений

Очевидно, что скорость химической реакции и время её протекания находятся в обратной зависимости. Поэтому можно ограничиться расчетом относительной скорости процесса, выражаемой в с¯¹, и не вычислять истинную скорость (моль/л·с):

υ_i = 1/τ_i; (4)

где υ_i – условная скорость, с¯¹; τ_i – время протекания реакции, с.

Далее экспериментальные данные представляют на графике, откладывая значения концентрации на оси абсцисс, а скорости на оси ординат. По причине, указанной выше, можно не рассчитывать истинную начальную концентрацию окислителя (моль/л), а использовать условные единицы (например, 1; 0,5 и 0,25 для измерений 1; 2 и 3).

Проанализируйте график, сделайте выводы.

Упражнения и задачи

1. В какую сторону сместится равновесие следующих реакций:

СО + Н₂О → СО₂ + Н₂ + 41,03 кДж;

H₂S ↔ H₂+S – 40,19 кДж;

2НВг ↔ Н₂ + Вг₂ – 72,43 кДж;

2СО + О₂ ↔ 2СО₂ + 566,06 кДж;

1. при повышении температуры;

2. при понижении температуры;

3. при увеличении концентрации одного из продуктов реакции.

2. Какими путями можно увеличить выход продукта реакции:

2SO₂+O₂ ↔ 2SO₃+Q.

Задания для самостоятельной подготовки

1. Повторите теорию электролитической диссоциации.

2. В каком направлении сместится равновесие следующих обратимых реакций:

1. 2 SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃ + 192,74 кДж;

2. N₂O₄ ↔ 2 NO₂ – 54,47 кДж;

при понижении температуры; при понижении давления.

3. Действием каких факторов можно сместить равновесие указанных реакций вправо?

1. С + Н₂О (пар) ↔ СО + Н₂ – 129,89 кДж;

2. N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ + 92,18 кДж.

4. Как повлияет повышение давления при неизменной температуре на равновесие следующих систем:

1. 2СО + О₂ = 2СО₂ + 136 ккал;

2. N₂ + O₂ = 2NO – 43,2 ккал.

В какую сторону сместятся равновесия при повышении температуры?

5. Запишите кинетические уравнения данных реакций и определите, как изменится их скорость:

1. 2А + В = А₂В;

2. N_{2 (г)} + 3H_{2 (г)} = 2NH_{3 (г)};

3. СО_{2 (г)} + С _(тв) = 2СО _(г);

4. 2SО_{2 (г)} + O_{2 (г)} = 2SO_{3 (г)};

5. при уменьшении давления в реакционной смеси в 2 раза;

6. при увеличении концентрации исходных веществ в 2 раза?

6. Скорость реакции А + 2В = АВ₂ при концентрации А 0,2 моль/л и В 0,4 моль/л равна 0,08 моль/л· мин. Определите константу скорости взаимодействия А и В и укажите ее размерность.