Опыт 1. Определение скорости химической реакции

Необходимо определить скорость реакции взаимодействия тиосульфата натрия (Na₂ S₂О₃) с серной кислотой (Н₂ SO₄)

Na₂ S₂О₃ + Н₂ SO₄  Na₂ SO₄ + Н₂O+ SO₂ + S  .

В результате реакции выделяется сера в свободном виде, плотность раствора при этом меняется, что фиксируется по изменению оптической проницаемости раствора (до 3 %).

Группы студентов в количестве 2…3 человек получают от преподавателя раствор тиосульфата натрия определенной концентрации, наливают 2 мл этого раствора в кювету и добавляют в неё 2 мл раствора серной кислоты. Отмечают время начала реакции по секундомеру и следят за изменением значений проницаемости (П) или оптической плотности (d) на световом табло. Время протекания реакции записывают в табл. 1.

Таблица 1

Время протекания реакции и скорость химического процесса

при определенной концентрации тиосульфата натрия

Концентрация раствора Na2 Ѕ2О3 С, моль/л	Время протекания реакции t, с	Скорость химической реакции v, моль/лс

Данные, полученные всеми студентами, используют для построения графика, откладывая по оси ординат концентрации растворов (С, моль/л), а по оси абсцисс – время протекания реакции (t, с). Пример показан на рис. 2.

Итак, каждая группа студентов проводит касательную к точке на кривой, соответствующей исследуемой концентрации и определяет тангенс угла между касательной и абсциссой (tg ).Пример показан на рис. 2.

Например, ваша группа работала с концентрацией тиосульфата натрия С₁ (моль/л). По данным, полученным всеми группами и занесенными в табл. 1, начерченную на доске, вы построите график С (моль/л) – t (с). К точке на графике, соответствующей концентрации С₁, проводите касательную АВ (рис. 2) и находите тангенс угла наклона касательной к абсциссе (tg).

Рис. 2. Зависимость времени протекания реакции

от концентрации

Э та величина в первом приближении равна скорости реакции (tg = v) как отношение отрезка АО : ОВ, что соответствует определению скорости реакции, которая равна отношению изменения концентрации реагирующего вещества (С) к отрезку времени, за которое протекает реакция (v ). Определив скорость химической реакции, каждая группа студентов записывает полученные значения в табл. 1. Делаете общий вывод по результатам всей группы в опыте 1.

Опыт 2. Влияние концентрации добавляемого вещества на смещение химического равновесия

Влияние концентрации добавляемого вещества на направление смещения химического равновесия рассматривается для реакции

FеСl₃ + 3 NH₄CNS ⇄ Fе (CNS)₃ + 3NH₄Сl.

В результате взаимодействия хлорида железа (III) (FеСl₃) и роданида аммония (NH₄CNS) образуется комплексное соединение темно-красного цвета – роданид железа [Fе (CNS)₃ ]- и бесцветный раствор хлорида аммония. Чем выше концентрация раствора роданида железа, тем меньше пропускная способность для пучка света через этот раствор и меньше величина оптической проницаемости (П, %).

На рис.3 изображен калиброванный график изменения пропускной способности света (проницаемость П, %) в зависимости от концентрации раствора роданида железа (С, моль/л).

П ервый эксперимент проводят следующим образом. В кювету приливают 2мл 0,005 М раствора хлорида железа (III) и 2 мл 0,005 М раствора роданида аммония. Определяют по калибровочному графику концентрацию образовавшегося роданида железа (III). Данные записывают в табл. 2.

Рис. 3. Калибровочный график изменения проницаемости раствора (П, %)

от концентрации роданида железа (III) С, моль/л

Таблица 2

Направление смещения равновесия при изменении концентрации исходных веществ и продуктов реакции

Добавляемое вещество	П, %	Концентрация Fе(CNS)3, моль/л	Смещение химич. равновесия
1. Без добавления исходных веществ и продуктов реакции
2. Добавляют исходное вещество 1,0 М раствор FеСl3
3. Добавляют исходное вещество1,0 М раствор NH4CNS
4. Добавляют продукт реакции (кристалич.) NH4Сl

Второй эксперимент заключается в приливании в кювету 1 мл 0,005 М раствора хлорида железа (III), 1 мл 0,005 М раствора роданида аммония и добавлении 2 мл 1 М раствора FeCl₃ ; данные записываются в табл. 2.

Третий эксперимент. В кювету приливают 1 мл 0,05 М раствора FeCl₃ и 1 мл 0,05 М раствора NH₄CNS, затем добавляют в эту же кювету 2мл 1 М NH₄CNS. Данные записывают в табл.2.

Четвертый эксперимент заключается в приливании в кювету по 1 мл 0,005 М растворов FeCl₃ и NH₄CNS и добавлении в эту кювету кристаллического хлорида аммония (несколько кристаллов).

Ваши визуальные наблюдения по четырем экспериментам запишите в тетрадь, затем определите направление смещения химического равновесия в четырех экспериментах и запишите результаты в табл. 2.

Сформулируйте общий вывод по результатам опыта 2.