Макет_I
.pdfделению, совпадающему в данном положении с каким-либо делением основной шкалы лимба. Так отсчитывают положительные углы вращения. Например, на рис. 3.3 угол вращения соответствует 20,3°. При вращении анализатора в противоположную сторону отсчитывают отрицательные углы вращения. Десятые доли градуса определяются по делениям в левой части шкалы нониуса.
Рис. 3.3. Отсчет по шкале поляриметра
Порядок выполнения работы:
1.Определить начальный угол вращения 0 . Перед выполнением измерений следует ознакомиться с инструкцией по измерению угла вращения плоскости поляризации на поляриметре (инструкцию выдает лаборант). Поляриметр к работе готовит лаборант.
Прежде чем приступить к измерению в приборе без кюветы, добиваются хорошей освещенности зрительного поля окуляра, затем находят нулевое положение анализатора, при котором достигается равномерная освещенность обеих частей окуляра. Исследуемый раствор представляет собой смесь 10 мл сахарозы и 5 мл кислоты. Поскольку кислота не является оптически активным веществом, для определения 0 ее заменяют дистиллированной водой в той же пропорции (10 мл сахарозы и 5 мл воды). Полученным раствором ополаскивают поляриметрическую кювету и заполняют ее до образования на верхнем конце выпуклого мениска. Надвигают на мениск покровное стекло, на него накладывают резиновую прокладку, прижимают прокладку втулкой и затягивают гайкой. Гайку затягивают так, чтобы кювета не подтекла, но и не было напряжений в покровном стекле. Затем покровные стекла аккуратно протирают мягкой салфеткой или фильтрованной бумагой. В кювете не должно оставаться воздушных пузырьков. Если они имеются, то следует наклонами кюветы завести их в утолщенную часть кюветы, чтобы они не мешали измерениям. Кювету устанавливают в кюветное отделение, закрывают крышку поляриметра и измеряют угол вращения
53
плоскости поляризатора так, как это описано в предыдущем разделе. Отсчет 0 произвести 3-4 раза и вычислить среднюю величину.
2.Приготовить растворы сахарозы и соляной кислоты с концентрациями, указанными преподавателем. Смешать приготовленные растворы в соотношении сахароза: кислота = 10 мл:5 мл и в момент смешения включить секундомер. Раствором заполняют кювету, учитывая рекомендации п. 1, и производят измерения в зависимости от времени реакции . Результаты
измерений помещают в таблицу 3.1. Интервалы между измерениями увеличивают по мере замедления реакции (от 30 секунд до 2-3 минут). Опыты заканчивают после нескольких повторяющихся отрицательных значений . Обычно в целом
производят 10 – 15 измерений.
3.Согласно линейным координатам уравнения (3.23), тангенс угла наклона полученной прямой равен константе скорости реакции в этом уравнении.
4.По уравнению (3.13) вычисляют время полупревращения в
реакции ( 1 |
). |
|
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
k cр = …, мин-1 |
||
t°опыта = … |
|
|
|
||||
1 = …, мин |
|
|
|
k график = …, мин-1 |
|||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
С0 = …, г/мл |
|
|
|
СHCl = …, моль/л |
|||
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.1. |
|
№ |
, мин |
|
|
,теор. |
ln ,теор. |
k, мин-1 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
3 |
6 |
|
|
|
|
|
|
4 |
8 |
|
|
|
|
|
|
…. |
.… |
|
…. |
…. |
…. |
…. |
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|
54
Рассчитывая для каждого значения константу реакции k по формуле (3.22), делают вывод о порядке реакции по сахарозе (определение порядка реакции методом подстановки). Если вычисленные значения констант по каждому расчетному уравнению близки, то рассчитывают среднее k ср и сопоставляют между собой kср и kгр, найденное графически по tg угла наклона в зависимости (см. п.3).
Вопросы и упражнения к л.р. №6
1.Что изучает химическая кинетика?
2.Что называется скоростью химической реакции? Какова ее размерность?
3.Чтo нaзывaют yдeльным yглoм вpaщeния? Kaк oпpeдeлить пpeдeльный yгoл вpaщeния ∞?
4.Почему в уравнении скорости химической реакции стоит знак
" "?
5.Перечислите факторы, от которых зависят скорость химической реакции, константа скорости химической реакции?
6.Что называют временем полупревращения реакции?
7.Kaкиe вeщecтвa являютcя oптичecки aктивными? Укaжитe кaкиe aтoмы в cтpyктype гeкcoз являютcя accимeтpичecкими.
8.Дaйтe oпpeделeниe мoлeкyляpнocти и пopядкa peaкции.
9.Чтo тaкoe пepиoд пoлyпpeвpaщeния вeщecтвa и кaк мoжнo eгo oпpeдeлить из экcпepимeнтaльныx дaнныx?
10.Запишите кинетические уравнения:
а) мономолекулярной реакции N2O4 2 NО; б) бимолекулярной реакции H2 + Cl2 = 2 HCl.
55
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Способы выражения концентрации.
Мольная доля отношение количества вещества (моль) к сумме количеств всех компонентов в растворе (моль).
Массовая доля вещества в растворе отношение массы растворенного вещества к массе раствора.
Процентная концентрация массовая доля вещества,
выраженная в процентах масса вещества (г) в 100 г раствора.
Мольная концентрация (моль л 1) отношение количества вещества, содержащегося в растворе, к объему этого раствора. При одинаковой мольной концентрации равные объемы растворов различных веществ содержат одинаковое количество веществ.
Моляльная концентрация (моляльность) (моль кг 1) отношение количества вещества к массе растворителя.
Моль – количество вещества, содержащее столько же структурных элементов (атомов, молекул, ионов, формульных единиц, электронов), сколько атомов содержится в углероде-12 массой 0,012 кг.
Приложение 2.
Подвижности ионов Н+ и СН3СОО при бесконечном разведении, cм2 Ом 1 моль 1
t, °C |
|
18 |
|
19 |
20 |
21 |
|
22 |
|
|
23 |
24 |
|
0(H+) |
|
315 |
|
320 |
325 |
330 |
|
335 |
|
|
340 |
345 |
|
0(CH3COO ) |
|
35,0 |
|
35,9 |
36,7 |
37,5 |
|
38,4 |
|
|
39,2 |
40,0 |
|
|
|
|
|
Приложение 3. |
|
|
|
|
|
||||
Подвижности некоторых катионов в воде при 25°С |
|
||||||||||||
и бесконечном разведении, cм2 Ом 1 моль 1 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Катионы |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Н+ |
|
349,8 |
|
½ Mg2+ |
|
54,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Na+ |
|
50,1 |
|
½ Ca2+ |
|
59,5 |
|
|
|
|
|
|
|
K+ |
|
73,5 |
|
½ Zn2+ |
|
52,8 |
|
|
|
|
|
|
NH4+ |
|
73,4 |
|
1/3 Al+ |
|
63,0 |
|
|
|
|
||
|
|
Li+ |
|
38,72 |
|
½ Cu2+ |
|
56,6 |
|
|
|
|
|
|
|
Ag+ |
|
61,9 |
|
½ Ba2+ |
|
63,6 |
|
|
|
|
56
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Подвижности некоторых анионов в воде при 25°С |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
и бесконечном разведении, cм2 Ом 1 моль 1 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Анионы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
198,6 |
|
½ SO42 |
80,0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Cl |
|
76,3 |
|
HCOO |
54,5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Br- |
|
78,14 |
|
CH3COO |
40,9 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
NO3 |
|
71,4 |
|
C2H5COO |
35,8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
HCO3 |
|
44,0 |
|
C3H7COO |
32,6 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
½ СO32 |
|
69,3 |
|
C6H5COO |
32,5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Стандартные электродные потенциалы при 25°С для реакции |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Oxn+ + ne Red |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Ме |
|
Me0 , B |
|
|
Ме |
|
Me0 , B |
|
Ме |
|
|
Me0 |
, B |
|
|||
|
Li+/Li |
|
-3,045 |
|
|
Cd2+/Cd |
|
-0,61 |
|
Cu2+/Cu |
|
0,337 |
|
|||||
|
K+/K |
|
-2,924 |
|
|
Fe2+/Fe |
|
-0,440 |
|
I2/2I |
|
0,536 |
|
|||||
|
Ca+2/Ca |
|
-2,866 |
|
|
Ni2+/Ni |
|
-0,250 |
|
Ag+/Ag |
|
0,799 |
|
|||||
|
Na+/Na |
|
-2,714 |
|
Mo3+/Mo |
|
-0,200 |
|
Pt2+/Pt |
|
1,188 |
|
||||||
|
Cr2+/Cr |
|
-0,913 |
|
|
Sn2+/Sn |
|
-0,136 |
|
Cl2/2Cl |
1,359 |
|
||||||
|
Zn2+/Zn |
|
-0,763 |
|
|
2H+/H2 |
|
0,0 |
|
Au3+/Au |
1,498 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Cтандартные редокс-потенциалы при 298 К |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Электрод |
|
Электродная реакция |
|
z |
|
m |
|
E0redox |
|
||||||||
|
Pt Ox, Red |
|
OH+ + ze + mH+ Red |
|
|
|
В |
|
||||||||||
Pt Co3+, Co2+ |
|
Co3+ + e Co2+ |
|
|
1 |
|
0 |
|
1,82 |
|
||||||||
Pt MnO4, Mn2+ |
|
MnO4 + 8H+ + 5e = 4OH |
|
5 |
|
8 |
|
1,51 |
|
|||||||||
Pt Fe3+, Fe2+ |
|
|
|
|
Fe3+ + e Fe2+ |
|
|
1 |
|
0 |
|
0,77 |
|
|||||
Pt Fe(CN)63 , Fe(CN)64 |
|
Fe(CN)63 + e Fe(CN)64 |
|
1 |
|
0 |
|
0,36 |
|
|||||||||
Pt Cu2+, Cu+ |
|
|
|
|
Cu2+ + e Cu+ |
|
|
1 |
|
0 |
|
0,153 |
|
|||||
Pt Sn4+, Sn2+ |
|
|
|
|
Sn4+ + 2e Sn2+ |
|
|
2 |
|
0 |
|
0,15 |
|
|||||
Pt H+, H2 |
|
|
|
|
2H+ + 2e H2 |
|
|
2 |
|
0 |
|
0,0 |
|
|||||
Pt Cr3+, Cr2+ |
|
|
|
|
Cr3+ + e Cr2+ |
|
|
1 |
|
0 |
|
-0,41 |
|
57
ЛИТЕРАТУРА
1.Зимон А.Д. Физическая химия. Москва: «Агар», 2006. 320 с.
2.Белик В.В., Киенская К.И. Физическая и коллоидная химия. 4-е издание. Москва: Изд.центр «Академия», 2008. 288 с.
3.Ипполитов Е.Г., Артёмов А.В., Батраков В.В. Физическая химия. Москва: Изд.центр «Академия», 2005. 448 с.
4.Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С. и др. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Москва:
Высш.шк., 1993. 560 с.
5.Основы физической химии. Теория и задачи. Учеб.пособие для ВУЗов. Москва: Изд-во «Экзамен», 2005. 480 с.
6.Слесарёв В.И. Химия. Основы химии живого. Санкт-Петербург:
Химиздат, 2005. 784 с.
7.Краткий справочник физико-химических величин. Под редакцией Равделя А.А. и Пономарёвой А.М. Санкт-Петербург: «Иван Фёдоров», 2002. 240 с.
8.Практические работы по физической химии. Под редакцией Мищенко К.П., Равделя А.А., Пономарёвой А.М. СанктПетербург: Изд-во «Профессия», 2002. 384 с.
58
СОДЕРЖАНИЕ |
|
I. ЭЛЕКТРОХИМИЯ |
1 |
Константа диссоциации электролитов |
1 |
Электропроводность растворов электролитов |
4 |
Кондуктометрическое титрование |
9 |
Диссоциация воды |
11 |
Кислотно-основные буферные системы |
12 |
Механизм буферного действия |
14 |
Буферная ёмкость |
16 |
Лабораторная работа №1. |
19 |
Измерение электропроводности раствора |
|
электролита, расчёт константы диссоциации |
|
Лабораторная работа №2. Кондуктометрическое титрование электролита
Лабораторная работа №3.
Определение рН и буферной ёмкости ацетатных буферных систем
II.ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ
Механизм возникновения скачка потенциала на границе раздела металл-раствор. Уравнение Нернста
Работа гальванического элемента Измерение электродных потенциалов
Лабораторная работа №4.
Измерение ЭДС медно-цинкового элемента, электродных потенциалов и ЭДС концентрационного элемента
Лабораторная работа №5. Определение редокс-потенциала
21
23
26
27
29
32
38
41
59
III. КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В |
44 |
|
РАСТВОРАХ |
||
|
||
Реакции первого порядка |
46 |
|
Зависимость скорости реакции от температуры |
47 |
|
Лабораторная работа №6. |
48 |
|
Изучение кинетики реакции гидролиза сахарозы |
||
|
||
ПРИЛОЖЕНИЯ |
56 |
|
ЛИТЕРАТУРА |
58 |
60