Кинетические уравнения реакций первого, второго и нулевого порядка

Порядок реакции	Кинетическое уравнение	Единица измерения константы скорости	Зависимость концентрации от времени	Период полураспада
		с^-1	или
		л×моль^-1×с^-1
		моль×л^-1×с^-1

Изучаемая в данной работе реакция окисления иодид-ионов пероксидом водорода в водном растворе в кислой среде протекает по уравнению:

H₂O₂ + 2I^– + 2H⁺ = I₂ + 2H₂O (1)

Механизм реакции сложный, включает несколько стадий. В целом в реакции участвуют три вида частиц, и в реакционной смеси могут изменяться концентрации всех этих частиц, влияя на скорость реакции. При избытке кислоты (ионов H⁺) концентрация [H⁺] может считаться постоянной. Концентрацию иодид-ионов [I^–] можно поддерживать постоянной. Для этого в ходе опыта к реакционной смеси периодически добавляют одинаковые количества тиосульфата натрия Na₂S₂O₃. Тиосульфат реагирует с выделяющимся при реакции (1) иодом по уравнению

I₂ + 2S₂O₃^2– = 2I^– + S₄O₆^2– (2)

Таким образом, пероксид водорода расходуется в реакции, а концентрация иодид-ионов остается практически постоянной. Кинетическое уравнение реакции окисления

Кинетические уравнения реакций первого, второго и нулевого порядка - student2.ru ,

где Кинетические уравнения реакций первого, второго и нулевого порядка - student2.ru есть величина постоянная при соблюдении вышеуказанных условий, n – порядок реакции по I^–. k_эксп – экспериментально наблюдаемая константа скорости реакции первого порядка по пероксиду водорода.

Цель работы.

Определить константу скорости реакции окисления иодид-ионов пероксидом водорода в кислой среде.

Реактивы.

· Серная кислота H₂SO₄, раствор 2н.

· Перекись водорода H₂O₂, раствора 0,05 н.

· Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃, раствора 0,05 н.

· Иодид калия KI, раствор 0,4 %-ный (либо другой концентрации, по указанию преподавателя)

· Крахмал, раствор 0,5 %-ный (индикатор).

· Молибдат аммония (NH₄)₂MoO₄ (катализатор), раствор.

Оборудование и посуда.

· Коническая колба на 250 мл.

· Пипетки на 100 мл, 10 мл, 5 мл.

· Бюретка 25 мл.

· Секундомер.

· Термометр.

Выполнение работы.

1. В коническую колбу наливают пипеткой (мерной колбой) 100 мл раствора KI и пипеткой 5 мл раствора H₂SO_4.

2. Бюретку заполняют раствором тиосульфата натрия. В течение опыта раствор тиосульфата в бюретку больше не добавляют!

3. В колбу с подкисленным раствором иодида из бюретки добавляют точно 1 мл раствора тиосульфата. Приливают 5 капель раствора крахмала.

4. В эту же колбу наливают пипеткой 10 мл пероксида водорода, тщательно перемешивают и ставят под бюретку с тиосульфатом.

5. В момент окрашивания реакционной смеси в синий цвет включают секундомер. Немедленно добавляют еще 1 мл тиосульфата и перемешивают, окраска раствора исчезает.

6. Отмечают момент следующего окрашивания раствора (секундомер не выключать!), сразу добавляют следующий мл раствора тиосульфата. Записывают время появления окрашивания по секундомеру.

7. Продолжают наблюдение, производят 6-7 таких отсчетов по секундомеру, соответствующих окрашиванию реакционной смеси, каждый раз приливая по 1 мл раствора тиосульфата.

8. Затем добавляют 3-5 капель раствора молибдата аммония в качестве катализатора. Реакция проходит до конца, т.е. весь пероксид водорода вступает в нее. Выделившийся при этом иод оттитровывают тиосульфатом до исчезновения окраски. Записывают окончательный (общий) объем тиосульфата V₀. Общее количество Na₂S₂O₃ эквивалентно начальному количеству H₂O₂.

9. По ходу опыта результаты измерений заносят в таблицу.

Таблица

Объем раствора V_t Na₂S₂O₃, вступившего в реакцию к моменту времени t, мл	Момент появления окраски, t
По секундомеру, мин. сек.	Перевод в секунды







V₀