Зависимость скорости реакции от температуры.

Зависимость скорости реакции от природы веществ, концентрации реагентов и температуры

Зависимость скорости реакции от природы реагентов и продуктов.

Пинцетом извлечь из склянки из-под слоя керосина небольшие кусочки лития и калия, отрезать скальпелем кусочки по объему ~ булавочной головки (обратить внимание на разную твердость металлов). Обжимая через фильтровальную бумагу, удалить остатки керосина (обратить внимание на разную пластичность – сделать вывод о различии в энергиях связи М–М в кристаллах). Налить воду в кристаллизатор, поместить подготовленные металлы на небольшие кусочки фильтровальной бумаги с бортиками и положить их на поверхность воды. Наблюдать разную скорость взаимодействия, обратить внимание на разную растворимость МОН. С помощью фенол-фталеина определить среду в полученном растворе. Составить уравнения выполненных реакций, обосновать наблюдения.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.

Зависимость скорости реакции от концентрации можно исследовать на примере реакции тиосульфата натрия с серной кислотой:

Na₂S₂O_{3 (р-р)} + H₂SO_{4 (р-р)} = H₂SO_{3 (р-р)} + S_¯ + Na₂SO_{4 (р-р)}.

Сокращенное ионное уравнение реакции имеет вид: S₂O₃^2-_(р-р) + 2Н⁺_(р-р) → H₂SO_{3 (р-р)} + S_¯

При неизвестном механизме реакции кинетическое уравнение следует записать следующим образом:

υ = К[S₂O₃^2-]^m[Н⁺]ⁿ

Появление мелкокристаллической серы вызывает опалесценцию (помутнение) раствора. По этому признаку можно косвенно судить о скорости протекающей реакции.

Одна половины группы будет изучать влияние изменения концентрации Na₂S₂O₃.

В четыре большие пробирки налить по 5 мл 1.M раствора H₂SO₄. В четыре другие нумерованные пробирки налить 0.5 М раствор Na₂S₂O₃: в первую - 3мл, во вторую - 6мл, в третью - 9мл, в четвертую – 12мл. Затем к содержимому первой пробирки добавить 9мл воды, а второй - 6 мл воды, а к третьей – 3мл воды. Быстро прилить к кислоте подготовленные растворы и энергично перемешать. По секундомеру определить время
(t, сек) с момента смешивания растворов до начала появления слабой опалесценции.

Вторая половины группы готовит аналогичный опыт, но с изменением концентрации H₂SO₄ (точнее – ионов Н⁺). В четыре больших пробирки налить по 6мл 0.5М раствора Na₂S₂O₃, а в четыре других – 3мл, 6мл, 9мл и 12мл 0.1М раствора серной кислоты. Затем довести объем раствора кислоты в первых трех пробирках до 12 мл (долить 9, 6 и 3мл воды, соответственно).

Построить графики зависимости скорости реакции (υ=1/t) от концентрации обоих реагентов (качественно обозначим ее в этих опытах С_о–2С_о–3С_о–4С_о). При построении графика следует использовать пять точек (в том числе и начало координат).

Следует иметь в виду, что в первом варианте организации опыта концентрация кислоты во всех четырех случаях оказывается одинаковой, переменной является только концентрация тиосульфат-ионов. Тогда кинетическое уравнение принимает вид: υ = К'[S₂O₃^2-]^m, где константа К' = К·[Н⁺]ⁿ. Во втором варианте, наоборот – постоянна концентрация ионов S₂O₃^2-. Тогда кинетическое уравнение принимает вид
υ = К"[Н⁺]ⁿ, гдеК" = К·[S₂O₃^2-]^m. Вид полученных графиков будет определяться величиной показателя степени: парабола, если m (n) больше единицы; обратная парабола, если m (n) меньше единицы; линия, если показатель степени m (n) равен единице. По виду графиков оцените величину порядка реакции по каждому реагенту, сделайте вывод о том, можно ли изучаемую реакцию считать одностадийной.

Зависимость скорости реакции от температуры.

Для опыта использовать такую комбинацию раствора тиосульфата натрия и серной кислоты, в которой время появления опалесценции составила 35-45 секунд. Налить в четыре нумерованные пробирки раствор Na₂S₂O₃, а в другие четыре - раствора H₂SO₄. Сгруппировать пробирки попарно (кислота - тиосульфат). Смешать содержание первой пары пробирок и зафиксировать время до появления опалесценции. Вторую пару пробирок прогреть в стакане с теплой водой до температуры, примерно на 8°С превышающей комнатную, и повторить опыт. Третью пару пробирок прогреть примерно на 15°С выше комнатной температуры, а четвертую поместить в стакан с охлажденной водой (лед) и понизить температуру примерно на 10°С ниже комнатной. Во всех случаях, смешивая растворы, замерить время до появления опалесценции.

Выполнить необходимые расчеты и построить график в координатах "υ= 1/t" от "t"(°C). Можно ли что-то определенное сказать относительно скорости данной реакции при 0°C, можно ли и эту точку использовать для построения графика? По графику рассчитать температурный коэффициент скорости реакции. Сделать вывод о зависимости скорости реакции от температуры, о количественном соответствии этой зависимости правилу Вант-Гоффа. Объяснить полученный результат. Что можно сказать о значении энергии активации данной реакции?

Задачи

Глинка: № 337, 338, 335; 329, 354, 331, 332; 375, 377, 379, 380.