Опыт 3. Влияние температуры на скорость химической реакции в гомогенной системе

Опыт проводится при трех различных температурах, при одних и тех же исходных концентрациях растворов тиосульфата натрия и серной кислоты. Нагревание пробирок с растворами реагирующих веществ проводится в стаканах, снабженных приспособлением для фиксации пробирок и термометра.

В три пробирки поместите по 10 капель 1 н. раствора тиосульфата натрия. В стакан с водой комнатной температуры (t₁) поместите первую пробирку и капельницу с 2 н. серной кислотой. Через 5–7 мин. (время, необходимое для выравнивания температур), запишите температуру воды в таблицу, и пипеткой внесите одну каплю кислоты в пробирку с тиосульфатом натрия, включите секундомер. Измерьте время от момента добавления кислоты до начала помутнения раствора.

После этого, нагрейте воду в стакане выше комнатной примерно на 10°С с помощью электрической плитки. Поместите в стакан вторую пробирку и капельницу с кислотой. Выдержите их при заданной температуре 5–7 мин., внесите одну каплю раствора серной кислоты в пробирку с Na₂S₂O₃ и отметьте время до начала помутнения раствора. Аналогично проведите опыт с третьей пробиркой, но уже в стакане с водой, подогретой выше комнатной на 20°С. Данные опыта занесите в таблицу 6.3.

Таблица 6.3

Экспериментальные данные по влиянию температуры
на скорость химической реакции

№ пробирки	Объем раствора (число капель)	t, °С	Время появления помутнения, τ, с	Относительная скорость, в условных единицах, 1/τ
Na2S2O3	H2SO4
			t1
			(t1 + 10°)
			(t1 + 20°)

Вычислите температурный коэффициент γ. Так как концентрации во всех трех опытах одинаковы, то:

,

где τ₁ – время появления мути при температуре, t₁; τ₂ – время появления мути при температуре (t₁ + 10°); τ₃ – время появления мути при температуре (t₁ + 20°).

Отсюда: , , .

Сделайте вывод, соответствуют ли полученные результаты опыта правилу Вант-Гоффа.

Опыт 4. Влияние диоксида марганца на реакцию разложения пероксида водорода

Пероксид водорода при обыкновенной температуре разлагается медленно. Можно ускорить этот процесс. В пробирку с 3–4 мл 3%-ного раствора пероксида водорода введите на кончике шпателя немного диоксида марганца. Выделяющийся газ испытайте тлеющей лучинкой. Составьте уравнение реакции. Сделайте вывод о том, чем является диоксид марганца для этой реакции.

Глава 7. РАСТВОРЫ. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

После усвоения материала Главы 7 студент должен:

Знать

• определение растворов как гомогенных систем;

• способы выражения состава растворов (массовая доля, молярная и молярная концентрация эквивалентов);

• свойства разбавленных молекулярных растворов (понижение давления пара растворителя, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания, осмотическое давление);

• свойства растворов электролитов, их отличия от молекулярных растворов;

• основные положения теории электролитической диссоциации С. Аррениуса и сольватной теории Д.И. Менделеева;

• определение степени диссоциации электролитов, подразделение электролитов по степени диссоциации;

• вывод уравнения закона разбавления Оствальда;

• формулировку правила Бертолле;

• определение водородного показателя и как он характеризует кислотность раствора;

• определение произведения растворимости (ПР);

• определение дисперсной системы, дисперсной фазы и дисперсионной среды, классификации дисперсных систем;

• определение свободной поверхностной энергии и поверхностного натяжения;

• поверхностные явления – адсорбцию и десорбцию, определения понятиям – адсорбент, адсорбат, адсорбтив;

• методы получения коллоидных растворов;

• определение и сущность процессов коагуляции и седиментации коллоидных растворов, способы их инициации и предотвращения;

• оптические и кинетические свойства коллоидных растворов;

Уметь

• решать задачи на способы выражения состава растворов;

• привести примеры ступенчатой диссоциации многоосновных кислот и многокислотных оснований;

• экспериментально определить электрическую проводимость растворов электролитов и влияние на нее различных факторов;

• охарактеризовать диссоциацию слабых электролитов как обратимый процесс;

• составлять выражения констант диссоциации, рассчитывать степень диссоциации;

• определять направленность реакций в растворах электролитов;

• составлять выражения ПР, рассчитывать растворимость;

• решать задачи на водородный показатель;

• составлять ионные и молекулярные уравнения гидролиза, делать заключения о кислотности среды, условиях смещения равновесия;

• привести примеры дисперсных систем по разным классификациям;

• написать строение коллоидной частицы;

• объяснить механизм возникновения и строение двойного электрического слоя на поверхности коллоидных частиц;

• экспериментально получать коллоидные растворы и определять заряд коллоидных частиц;

Владеть

• методами приготовления растворов;

• представлениями о природе и свойствах молекулярных и ионных растворов;

• представлениями о влиянии концентрации растврово на физические свойства, температуру кипения, температуру замерзания;

• способом экспериментального изучения электрической проводимости растворов электролитов и влияния на нее различных факторов;

• экспериментальными методами получения коллоидных растворов и определения заряда коллоидных частиц;

• способами решения задач по теме «Растворы»;

• способами составления уравнений гидролиза солей.