Лабораторна робота № 6 Кінетика хімічних реакцій.

Мета роботи. встановити залежність швидкості реакції від природи і концентрацій реагуючих речовин, температури, ступеню здрібнювання твердих речовин, наявності каталізатора.

Прилади та реактиви: водяна мікролазня, штатив з кільцем і азбестовою сіткою, газовий пальник, термометр на 100 ºС, секундомір, бюретки. Гранульовані цинк і олово, карбонат кальцію (крейда) у шматочках. Розчини: розведеної та концентрованої хлороводневої кислоти, сірчаної кислоти (2н.), тіосульфату натрію Na₂S₂O₃ (0,25н., та 0,1н.). Дистильована вода.

Дослід 1. Вплив природи реагуючих речовин на швидкість реакції

В дві пробірки налити по 1 мл розчину хлороводневої кислоти. До однієї з них опустити шматочок гранульованого стануму, до іншої — такий же за розміром шматочок цинку. Порівняти інтенсивність виділення пухирців газу.

Завдання. Скласти рівняння взаємодії хлороводневої кислоти з цинком і оловом. Зробити висновок про вплив природи реагуючих речовин на швидкість реакції.

Дослід. 2. Вплив ступеня здрібнювання на швидкість реакції

Взяти два маленьких шматочки крейди приблизно однакового розміру. Один зі шматочків помістити в пробірку, а інший подрібнити скляною паличкою на листку фільтрувального паперу, і порошок перенести в іншу пробірку. В обидві пробірки внести одночасно по 1 мл хлороводневої кислоти. Порівняти час розчинення крейди в кожному випадку.

Завдання. Скласти рівняння реакції між карбонатом кальцію і хлороводневою кислотою. Зробити висновок про вплив ступеня здрібнювання твердих речовин на швидкість реакцій.

Дослід. 3. Залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин

В три пробірки налийте по 5мл 2н розчину H₂SO₄.

В три стаканчика налийте: в перший 15мл тіосульфату натрію (Na₂S₂O₃), в другий 10мл Na₂S₂O₃ і 5мл Н₂О, в третій 5мл Na₂S₂O₃ і 10мл Н₂О. Потім по черзі в кожний стаканчик вилийте 5мл H₂SO₄ з пробірки, включіть секундомір і швидко перемішайте. Спостерігайте час появи легкої опалесценції і подальшого помутніння розчину від осадженої вільної сірки в кожному стаканчику. Реакція тіосульфату натрію з сірчаною кислотою йде по рівнянню:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄= Na₂SO₄ + S +SO₂ +H₂O

Результати спостереження записати у таблицю №1.

Таблиця №1

№ стаканчика	Розчин H2SO4 , (мл)	Розчин Na2S2O3, (мл)	H2O, (мл)	Відносна концентрація Na2S2O3	Час до появи помутніння розчину τ, с	Відносна швидкість реакції =1/t, (с^-1)
1 2 3	5 5 5	15 10 5	0 5 10	3 2 1

Зробіть висновок про зміну швидкості реакції при зміні концентрації і накресліть графік у координатах  = f (С(Na₂ S₂ O₂)), де на осі абсцис відкласти умовну концентрацію розчину тіосульфату натрію, на осі ординат — умовну швидкість реакції.

Завдання. Проаналізувати графік і зробити висновок про залежності швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин.

Дослід 4. Залежність швидкості реакції від температури

Налийте в одну пробірку 5 мл розчину Na₂S₂O₃, в другу – 5 мл розчину 2н Н₂SO₄. Обидві пробирки поставьте у стакан з водою і через 5-7 хвилин вимірте температуру води. Потім злийте разом розчини двох пробірок і спостерігайте, за який час з’явиться помутніння. У дві другі пробірки налити по 5 мл тих самих розчинів. Помістить пробірки в стакан з водою, нагрійте на 10⁰ вище, ніж в попередньому досліді. Злийте розчини і спостерігайте за який час з’явиться помутніння. Повторіть дослід, підняв температуру ще на 10⁰.

Результати досліду запишіть у таблицю №2.

Таблиця № 2

№ досліду	Температура досліду, t^0 C	Час до появи помутніння t, с	Відносна швидкість реакції, =1/t, (с^-1)
1 2 3

Накресліть графік у координатах V =f (t⁰), де на осі абсцис відкласти температуру, а на осі ординат — умовні значення швидкості реакції.

Завдання. Проаналізувати графік і зробити висновок про залежності швидкості реакції від температури.

Дослід № 5. Каталітичне відновлення манганцевокислого калію.

У колбу налити 15 мл 2н розчину сірчаної кислоти і 0,5 мл розчину КМnO₄. Після перемішування розчин порівну розлити в три пробірки. В першу – додайте 0,5 мл 1н розчину KNO₃ і покладіть гранулу цинку. В другу – покладіть тільки гранулу цинку, а третю залиште для порівняння.

Спостерігайте, в якій пробірці розчин манганцевокислого калію швидше знебарвлюється.

Завдання. Запишіть рівняння реакції у відсутності каталізатора, а також рівняння каталітичної реакції з утворенням проміжної сполуки KNO₂.

Дослід № 6. Вплив зміни концентрації реагуючих речовин на рівновагу хімічної реакції.

У чотири пробірки внести по 5-7 краплин розведеного 0,0025н. розчину хлориду феруму (ІІІ) FeCl₃ і роданіду калію KSCN. Одну з пробірок з отриманим розчином зберігайте для порівняння результатів досліду (еталон). В решту пробірок додати такі реактиви: в першу – 1 краплю насиченого розчину KSCN, в другу – 1 краплю насиченого розчину FeCl₃, в треттю – декілька кристалів КСІ. Порівняти інтенсивність кольору отриманих розчинів з інтенсивністю кольору еталону.

Завдання. Скласти рівняння відповідної оберненої реакції і написати вираз для константи рівноваги. Як змінюється інтенсивність забарвлення розчину і в якому напрямку зрушується рівновага системи при додаванні розчинів FeCl₃, KSCN і кристалів КСІ.