Работа № 6. Определение энергии активации гомогенной реакции

6.1. Общие сведения

Цель работы заключается в определении энергии активации по измерению скорости реакции при разных температурах. Если скорость реакции исследуется в условиях, когда

1) начальные концентрации веществ в разных опытах сохраняются постоянными,

2) скорость реакции изучается в начальный период ее протекания,

3) при разных температурах измеряется время, за которое концентрация реагирующих веществ изменяется одинаково, то энергия активации, как это было рассмотрено ранее, может быть рассчитана по уравнению

 = RT₁T₂ ln(₁ /₂)/₂  T₁),

где ₁  время реакции при температуре T₁, а ₂  время реакции при температуре T₂ , причем T₂  T₁.

Постоянство C обеспечивается добавлением в реакционные смеси одного и того же небольшого количества тиосульфата натрия.

6.2. Экспериментальная часть

Необходимое оборудование:

1. Штатив с пробирками.

2. Пипетка на 2 см³.

3.Термостаты.

Необходимые реактивы:

1.Раствор йодистго калия (или натрия, или лития или аммония) 0,1 н.

2 Раствор персульфата калия (или натрия) 0,05 н.

3.Раствор тиосульфата натрия 0,01 н.

Методика

В термостаты с температурами, которые заданы преподавателем, помещаются реагенты для нагрева до заданной температуры. С этой целью в каждый термостат опускают наполовину заполненные реактивом пробирки с йодидом и персульфатом. Далее берут две пробирки, в которых будет приготавливаться реакционная смесь, и вводят в них по 2 см³ тиосульфата и несколько капель крахмала. Эти пробирки также помещают в термостаты с разными температурами.

Начинают приготовление реакционной смеси с термостата с меньшей температурой. Для этого в пробирку, в которой уже находится тиосульфат, добавляют по 2 см³ персульфата и йодида. В момент добавления йодида отмечают время начала реакции в минутах и секундах. После этого переходят к термостату с более высокой температурой, приготавливают вторую реакционную смесь и также отмечают время начала реакции. После начала реакции пробирки следует встряхнуть для усреднения концентрации раствора.

В момент появления синей окраски делают повторный отсчет времени. Разность отсчетов дает время , за которое концентрация реагирующих веществ изменяется одинаково. По вышеприведенной формуле рассчитывают энергию активации реакции (R = 8,314 Дж/моль-К).

Работа № 7. Влияние катализатора на константу скорости реакции

7.1. Общие сведения

Цель работы состоит в том, чтобы определить константу скорости реакции окисления йодида персульфатом в присутствии катализатора.

7.2. Экспериментальная часть

Необходимое оборудование:

1. 6 колб на 250 см³.

2 Пипетки на 25 и 50 см³.

3. Мензурка на 100 см³.

4.Бюретка на 25 см³ (для тиосульфата натрия).

Необходимые реактивы:

1.Раствор йодида калия (или натрия, или лития или аммония) 0,1 н.

2 Раствор персульфата калия (или натрия) 0,05 н.

3.Раствор тиосульфата натрия 0,01 н.

4. Раствор сульфата меди 0,001 н.

Методика

В каждую колбу вводят по 25 см³ йодида. Затем из бюретки добавляют 5, 10, 15, 20, 25 и 30 см³ раствора тиосульфата натрия. Далее вводят в каждую колбу по 25 см³ раствора сульфата меди (концентрацию катализатора указывает преподаватель). Разбавляют содержимое каждой колбы дистиллированной водой так, чтобы' после введения всех компонентов объем реакционной смеси составил 150 см³. Прибавляют к каждой смеси по несколько капель крахмала. Последним в каждую колбу вводят пипеткой по 50 см³ персульфата и в этот момент отмечают время начала реакции в минутах и секундах. Повторный отсчет времени делают в момент появления окрашивания раствора.

Обработка экспериментальных данных

Исследуемая реакция принадлежит к реакциям второго порядка, кинетика которой (в случае, когда реагирующие вещества берутся в одинаковых количествах) описывается уравнением

= k.

В этом уравнении a  начальное количество реагента, например йодида,

a = = 2510^-4 г-экв

х  количество вещества, вступившее в реакцию к моменту времени . Оно равно (в г-экв) количеству тиосульфата натрия, введенному в реакционную смесь:

x = V_тио 0,01/1000

По результатам работы строят график, откладывая по оси абсцисс время, а по оси ординат  величину х/a(а - х). Тангенс угла наклона полученной зависимости численно равен константе скорости реакции.