3 Методические рекомендации по оформлению отчета по лабораторной работе
Отчет о работе должен содержать следующие разделы:
– цель работы;
– приборы и реактивы;
– ход работы (должен включать основные моменты проведения эксперимента);
– обработка экспериментальных данных (необходимо построить графики в соответствующих системах координат);
– выводы по проделанной работе (проанализировав графики, определить порядок реакции по веществу и константу скорости).
Отчет о работе должен быть написан кратко, четко, содержать только выводы по теме лабораторной работы. Отчет должен быть выполнен аккуратно и представлен на проверку в срок.
4 КоНтрольные вопросы
1. Что называется скоростью химической реакции?
2. Что такое элементарный акт реакции?
3. Что такое фаза химической системы? Как называются системы, которые состоят: а) из одной фазы; б) из двух или нескольких фаз?
4. Какие реакции называются: а) гомогенными; б) гетерогенными?
5. Что называется скоростью гомогенной реакции? Чему равна скорость гомогенной реакции?
6. Что называется скоростью гетерогенной реакции?
7. Какую зависимость дает закон действия масс? Сформулируйте его и дайте математическую запись закона для конкретных реакций: а) реакции синтеза аммиака, б) реакции окисления оксида серы (IV) в оксид серы (VI).
8. Чему равна константа скорости реакции?
9. Что называется общим и частным порядком реакции?
10. Что такое молекулярность реакции?
11. Как зависит скорость химических реакций от температуры? Дайте понятия энергии активации и активных молекул.
12. Для чего необходима энергия активации? Какие молекулы называются активными?
13. Что такое катализ? В чем заключается суть действия катализатора? Дайте понятие гомогенного и гетерогенного катализа.
14. Как называются вещества, которые замедляют химические реакции?
15. Что такое ферменты (энзимы)?
5 Задачи
5.1 Решение типовых задач
Пример 1. Напишите выражение зависимости скорости прямой и обратной реакций от концентрации реагирующих веществ для следующих процессов:
а) 2SO3 (г) 2SO2 (г) + О2 (г),
б) FeO (тв) + СО (г) Fe (тв) + СО2 (г).
Как изменится скорость прямой и обратной реакций, если увеличить давление в системе в 3 раза?
Решение
а) Система гомогенная, тогда
υпр = kпр∙[SO3]2, υобр = kобр∙[SO2]2∙[O2].
При увеличении давления в 3 раза концентрации веществ также увеличиваются в 3 раза. Тогда скорость прямой реакции υпр = kпр∙[3∙SO3]2 возрастет в 9 раз, а обратной – υобр = kобр∙[3∙SO2]2∙[3∙O2] возрастет в 27 раз.
б) Система гетерогенная, тогда
υпр = kпр∙[СО], υобр = kобр∙[СO2].
При увеличении давления в 3 раза скорость прямой реакции υпр = kпр∙[3∙СО] увеличится в 3 раза, а также обратной –
υобр = kобр∙[3∙СO2] – в 3 раза.
Пример 2. Определите порядок и молекулярность реакции. Напишите выражение для определения скорости реакции:
а) Н2О2 (ж) → О2 (г) + 2Н (г),
6) S (тв) + O2 (г) → SO2 (г).
Решение
Порядок реакции определяется суммой величин показателей степени при значениях концентраций исходных веществ в кинетическом уравнении:
а) υ1 = k1∙[Н2О2]; б) υ2 = k2∙[O2].
Поэтому обе реакции первого порядка.
Молекулярность реакции определяется числом молекул, одновременным взаимодействием которых осуществляется акт химического взаимодействия. Реакция а) одномолекулярная, б) двухмолекулярная.
Выражение для определения скорости реакции первого порядка:
Скорость реакции второго порядка для двух реагентов В и D подчиняется кинетическому уравнению:
,
где СB – концентрация реагента В, а СD – концентрация реагента D.
Наиболее часто встречаются реакции первого и второго порядков. Реакции третьего порядка крайне редки. Реакции более высокого порядка, чем третий, неизвестны, так как в большинстве случаев реакции многостадийны.
Пример 3. При 80 °С некоторая реакция заканчивается за 16 минут. Сколько потребуется времени для проведения той же реакции: а) при 120 °С, б) при 60 °С? Температурный коэффициент реакции γ = 2.
Решение
а)
,
отсюда
.
Таким образом, скорость реакции при повышении температуры от 80 °С до 120 °С возрастает в 16 раз, а, следовательно, для проведения реакции потребуется в 16 раз меньше времени, то есть 1 минута.
б)
,
отсюда
.
То есть скорость реакции при понижении температуры от 80 °С до 60 °С уменьшится в 4 раза, а времени потребуется для проведения данной реакции в 4 раза больше – 64 минут.