Неорг химия
.pdf5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Опыт 1. Изучение влияния концентрации реагентов на скорость взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой:
Na2S2О3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓ + SO2 + H2O
О прохождении реакции можно судить по изменению прозрачности раствора. В результате реакции выделяется свободная сера, что вызывает помутнение раствора.
Для исследования влияния концентрации одного из реагирующих веществ на скорость данной реакции следует провести ее несколько раз, варьируя концентрацию раствора одного реагента, но оставляя концентрацию второго реагента постоянной. Для этого нужно приготовить растворы, составы которых указаны в таблице 1 (опыт 1.1) или 2 (опыт 1.2).
Опыт 1.1. В пять стаканов налейте раствор тиосульфата натрия (см. столбец а, табл.1). В пять других стаканов налейте раствор серной кислоты (см. столбец b, табл.1). В каждый из растворов тиосульфата натрия добавьте указанное количество воды (см. столбец с, табл.1).
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
Объем раствора, мл |
|
|
|
|
|
||
Na2S2O3 |
H2SO4 |
H2O |
||
раствора |
||||
a |
b |
c |
||
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
15 |
5 |
0 |
|
|
|
|
|
|
2 |
12 |
5 |
3 |
|
|
|
|
|
|
3 |
10 |
5 |
5 |
|
|
|
|
|
|
4 |
8 |
5 |
7 |
|
|
|
|
|
|
5 |
5 |
5 |
10 |
|
|
|
|
|
21
Проведите реакцию, сливая последовательно каждую пару растворов реагентов и измеряя интервал времени от момента смешивания растворов реагентов до начала помутнения раствора их смеси.
Результаты измерений сведите в таблицу по форме 1 (табл. 3). Рассчитайте относительную концентрацию Na2S2О3 по формуле
Cотн. = a +ab + c ,
где а – объем раствора Na2S2O3, мл; b – объем раствора H2SO4, мл; с – объем H2O, мл.
Постройте график4 зависимости величины τ1 от относительной концен-
трации (по оси абсцисс – Сотн, по оси ординат – τ1 ).
Отметьте характер зависимости скорости данной реакции от концентрации (прямая, проходящая через начало координат, парабола). Каков порядок изучаемой реакции по данному реагенту (1, <1, >1)? Сделайте обобщенный вывод о том, как меняется скорость реакции с увеличением концентрации реагирующих веществ.
Опыт 1.2. В пять стаканов налейте раствор тиосульфата натрия (см. столбец а, табл. 2). В пять других стаканов налейте раствор серной кислоты (см. столбец b, табл. 2). В каждый из растворов серной кислоты добавьте указанное количество воды (см. столбец с, табл. 2).
Проведите реакцию, сливая последовательно каждую пару растворов реагентов и измеряя интервал времени от момента смешивания растворов реагентов до начала помутнения раствора их смеси.
4 Правила построения графика см. на с. 11.
22
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
Объем раствора, мл |
|
|
|
|
|
||
Na2S2O3 |
H2SO4 |
H2O |
||
раствора |
||||
a |
b |
c |
||
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
20 |
15 |
0 |
|
|
|
|
|
|
2 |
20 |
12 |
3 |
|
|
|
|
|
|
3 |
20 |
10 |
5 |
|
|
|
|
|
|
4 |
20 |
8 |
7 |
|
|
|
|
|
|
5 |
20 |
5 |
10 |
|
|
|
|
|
Результаты измерений сведите в таблицу по форме 1. Рассчитайте относительную концентрацию H2SO4 по формуле
Cотн. = a +bb + c ,
где а – объем раствора Na2S2O3, мл; b – объем раствора H2SO4, мл; с – объем H2O, мл.
1
Постройте график5 зависимости величины τ от относительной концен-
трации (по оси абсцисс – Сотн, по оси ординат – 1τ ).
Отметьте характер зависимости скорости данной реакции от концентрации (прямая, проходящая через начало координат, парабола). Каков порядок изучаемой реакции по данному реагенту (1, <1, >1)? Сделайте обобщенный вывод о том, как изменяется скорость реакции с увеличением концентрации реагирующих веществ.
5 Правила построения графика см. на с. 11
23
Опыт 2. Изучение влияния концентраций реагентов на скорость взаимодействия иодата калия с сульфитом натрия:
2KIO3 + 5Na2SO3 + H2SO4 = I2 + 5Na2SO4 + K2SO4 + H2O.
В результате реакции образуется молекулярный иод, который в присутствии крахмала окрашивает раствор в синий цвет. Поэтому опознавательным знаком прохождения данной реакции является резкий переход окраски: бесцветный раствор становится темно-синим.
Для исследования влияния концентрации одного из реагирующих веществ на скорость данной реакции следует провести ее несколько раз, варьируя концентрацию раствора одного реагента, но оставляя концентрацию второго реагента постоянной. Для этого нужно приготовить растворы, составы которых указаны в таблице 3 (опыт 2.1) или 4 (опыт 2.2).
Опыт 2.1. В пять стаканов налейте раствор иодата калия (см. столбец а, табл. 3). В пять других стаканов налейте раствор сульфита натрия, подкисленного серной кислотой (см. столбец b, табл. 3) и добавьте в каждый небольшое количество крахмального раствора (несколько капель). В растворы иодата калия добавьте указанное количество воды (см. столбец с, табл. 3).
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
|
|
Номер |
|
Объем раствора, мл |
|
|
|
|
|
|
|
KIO3 |
Na2SO3 + H2SO4 |
(6) |
H2O |
|
раствора |
a |
b |
|
c |
|
|
|
|
|
1 |
30 |
20 |
|
0 |
|
|
|
|
|
2 |
25 |
20 |
|
5 |
|
|
|
|
|
3 |
20 |
20 |
|
10 |
|
|
|
|
|
4 |
15 |
20 |
|
15 |
|
|
|
|
|
5 |
10 |
20 |
|
20 |
|
|
|
|
|
6 Раствор сульфита натрия предварительно уже подкислен серной кислотой
24
Поставьте стаканы с растворами на лист белой бумаги. Проведите реакцию, сливая последовательно каждую пару растворов реагентов и измеряя интервал времени от момента смешивания растворов реагентов до изменения цвета раствора их смеси.
Результаты измерений в опытах сведите в таблицу по форме 1. Рассчитайте относительные концентрации KIO3 по формуле
Cотн. = a +ab + c ,
где а – объем раствора KIO3, мл; b – объем раствора Na2SO3, мл; с – объем H2O, мл.
1
Постройте график7 зависимости величины τ от относительной концен-
трации, откладывая значения Сотн (аргумент) по оси абсцисс (ось x), а значения
1
τ (функция) по оси ординат (ось y).
Отметьте характер зависимости скорости данной реакции от концентрации (прямая, проходящая через начало координат, парабола).
Каков порядок изучаемой реакции по данному реагенту (1, <1, >1)? Сделайте обобщенный вывод о том, как меняется скорость реакции с увеличением концентрации реагирующих веществ.
Опыт 2.2. В пять стаканов налейте раствор иодата калия (см. столбец а, табл. 4). В пять других стаканов налейте раствор сульфита натрия, подкисленного серной кислотой (см. столбец b, табл. 4) и добавьте в каждый небольшое количество крахмального раствора (несколько капель). В растворы сульфита натрия добавьте указанное количество воды (см. столбец с, табл. 4).
7 Правила построения графиков см. на с.11.
25
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
Объем раствора, мл |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
KIO3 |
|
Na2SO3 + H2SO48 |
|
H2O |
|
|
раствора |
|
|
|
|||
a |
|
b |
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
20 |
|
30 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
20 |
|
25 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
20 |
|
20 |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
20 |
|
15 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
20 |
|
10 |
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Поставьте стаканы с растворами на лист белой бумаги. Проведите реакцию, сливая последовательно каждую пару растворов реагентов и измеряя интервал времени от момента смешивания растворов реагентов до изменения цвета раствора их смеси.
Результаты измерений в опытах сведите в таблицу по форме 1. Рассчитайте относительные концентрации Na2SO3 по формуле
Cотн. = a +bb + c ,
где а – объем раствора KIO3, мл; b – объем раствора Na2SO3, мл; с – объем H2O, мл.
1
Постройте график зависимости величины τ от относительной концен-
трации, откладывая значения Сотн (аргумент) по оси абсцисс (ось x), а значения
1
τ (функция) по оси ординат (ось y).
Отметьте характер зависимости скорости данной реакции от концентрации (прямая, проходящая через начало координат, парабола).
8 Раствор сульфита натрия предварительно уже подкислен серной кислотой.
26
Каков порядок изучаемой реакции по данному реагенту (1, <1, >1)? Сделайте обобщенный вывод о том, как меняется скорость реакции с увеличением концентрации реагирующих веществ.
|
|
|
Форма 1 |
|
|
|
|
Номер раствора |
Время |
Относительная |
Относительная |
|
τ, с |
скорость реакции |
концентрация |
|
1/τ, c-1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
Опыт 3. Изучение влияния температуры реагентов на скорость взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой.
Na2S2О3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓ + SO2 + H2O.
О прохождении реакции можно судить по изменению прозрачности раствора. В результате реакции выделяется свободная сера, что вызывает его помутнение.
Для исследования влияния температуры на скорость данной реакции следует провести ее несколько раз, изменяя температуру раствора.
В 5 стаканов налейте по 10 мл раствора тиосульфата натрия, в пять других – по 10 мл раствора серной кислоты. Измерьте с помощью термометра температуру раствора. Смешайте первую пару растворов, отметив время от момента смешивания до начала помутнения. Вторую пару растворов нагрейте на водяной бане до температуры на 10 ºС выше начальной, контролируя процесс нагревания с помощью термометра. Быстро снимите растворы с водяной бани и смешайте их, отмечая время, проходящее от момента смешивания до начала помутнения. Третью пару растворов нагрейте на водяной бане до температуры
27
на 20 ºС выше начальной и быстро смешайте, отмечая время. Четвертую пару растворов нагрейте на водяной бане до температуры на 30 ºС выше начальной и быстро смешайте, отмечая время. Пятую пару растворов нагрейте на водяной бане до температуры на 40 ºС выше начальной и быстро смешайте, вновь отмечая время.
Результаты измерений внесите в таблицу по форме 2.
1
Постройте график9 зависимости величины τ от температуры, откладывая
1
значения t (аргумент) по оси абсцисс (ось x), а значения τ (функция) по оси
ординат (ось y). Рассчитайте температурный коэффициент реакции, используя формулу Вант-Гоффа.
Сделайте вывод о влиянии температуры на скорость реакции.
Опыт 4. Изучение влияния температуры реагентов на скорость взаимодействия иодата калия с сульфитом натрия.
2KIO3 + 5Na2SO3 + H2SO4 = I2 + 5Na2SO4 + K2SO4 + H2O.
Врезультате реакции образуется молекулярный иод, который в присутствии крахмала окрашивает раствор в синий цвет. Поэтому опознавательным знаком прохождения данной реакции является резкий переход окраски: бесцветный раствор становится темно-синим.
Для исследования влияния температуры на скорость данной реакции следует провести ее несколько раз, изменяя температуру раствора.
В5 стаканов налейте по 10 мл раствора иодата калия, в пять других – по 10 мл раствора сульфита натрия. В растворы сульфита натрия добавьте по 1 мл крахмала. Измерьте с помощью термометра температуру раствора. Смешайте первую пару растворов, отметив время от момента смешивания до резкого изменения цвета. Вторую пару растворов нагрейте на водяной бане до температуры на 10 ºС выше начальной, контролируя процесс нагревания с помощью тер-
9 Правила построения графиков см. на с.11.
28
мометра. Быстро снимите растворы с водяной бани и смешайте их, отмечая время изменения цвета. Третью пару растворов нагрейте на водяной бане до температуры на 20 ºС выше начальной и быстро смешайте, отмечая время изменения цвета. Четвертую пару растворов нагрейте на водяной бане до температуры на 30 ºС выше начальной и быстро смешайте, отмечая время изменения цвета. Пятую пару растворов нагрейте на водяной бане до температуры на 40 ºС выше начальной и быстро смешайте, вновь отмечая время.
Результаты измерений внесите в таблицу по форме 2.
1
Постройте график10 зависимости величины τ от температуры, отклады-
1
вая значения t (аргумент) по оси абсцисс (ось x), а значения τ (функция) по
оси ординат (ось y). Рассчитайте температурный коэффициент реакции, используя формулу Вант-Гоффа.
Сделайте вывод о влиянии температуры на скорость реакции.
|
|
|
Форма 2 |
|
|
|
|
Номер раствора |
Температура |
Время |
Относительная |
|
t, ºС |
τ, с |
скорость реакции |
|
1/τ, c-1 |
||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
10 Правила построения графиков см. на с.11.
29
Опыт 5. Изучение влияния концентраций на положение химического равновесия в системе:
FeCl3 + 3 NH4NСS R Fe(NСS)3 + 3 NH4Cl.
желто-бурый вишнево-красный Раствор исходных реагентов имеет желто-бурую окраску за счет хлорида
железа (III), тогда как один из продуктов – тиоцианат железа (III) – придает раствору темно-красный цвет. Поэтому о направлении смещения равновесия можно судить по изменению цвета реакционной смеси.
Налейте в химический стакан равные объемы разбавленных растворов хлорида железа (III) и тиоцианата аммония. Полученный раствор налейте в четыре пробирки. Одну из них оставьте в качестве эталона, цвет в ней примите за цвет системы в исходном состоянии.
Для изучения влияния концентрации на положение химического равновесия добавляйте небольшими порциями в каждую из трех пробирок с реакционной смесью:
–в первую - насыщенный раствор хлорида железа (III),
–во вторую – насыщенный раствор тиоцианата аммония,
–в третью - кристаллический хлорид аммония
до тех пор, пока не станет заметным изменение окраски раствора. Сравните с эталоном интенсивность окраски в пробирках. Результаты наблюдений сведите в таблицу по форме 3.
|
|
|
Форма 3 |
|
|
|
|
Номер |
Химическая |
Изменение интенсив- |
Направление |
пробирки |
формула до- |
ности окраски по от- |
смещения равно- |
|
бавляемого |
ношению к эталону |
весия (влево, |
|
вещества |
(усиление, ослабление) |
вправо) |
1 |
FeCl3 |
|
|
2 |
NH4NСS |
|
|
3 |
NH4Cl |
|
|
Объясните наблюдаемые явления с помощью принципа Ле Шателье. Напишите выражение для константы равновесия реакции. Сделайте обобщенный вывод о влиянии изменения концентраций исходных и конечных веществ на положение равновесия.
30