Опыт 4. Зависимость скорости реакции от температуры

Реактивы:2н. раствор серной кислоты; 1н. раствор тиосульфата натрия; дистиллированная вода.

Посуда и принадлежности: микропробирки; пипетки; секундомер; водяная баня (стакан с горячей водой); термометр.

Методика проведения опыта. Зависимость скорости реакции от температуры можно рассмотреть на примере реакции, описанной в опыте 3.

При комнатной температуре приготовьте раствор из 4 капель 1н. раствора тиосульфата натрия и 8 капель воды, внесите в него 1 каплю 2н. раствора серной кислоты. Отметьте время появления мути в пробирке.

Повторите опыт для температур на 10, 20 и 30 ^оС выше комнатной, предварительно поместив пробирки на 5 мин в стакан с водой соответ-ствующей температуры. Результаты наблюдений запишите в таблицу 1.6.

По данным таблицы 1.6 постройте график зависимости относительной скорости реакции от температуры. Рассчитайте значение температурного коэффициента, исходя из полученных данных. Укажите, каков физический смысл этого коэффициента.

Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от температуры и объясните причину этой зависимости.

Таблица 1.6 – Зависимость скорости реакции от температуры

№ п/п	Температура опыта, оС	Время протекания реакции, τ, с	Относительная скорость реакции,	Во сколько раз изменяется относительная скорость реакции при повышении температуры на 10 оС

Опыт 5. Зависимость скорости реакции от катализатора

В основе опыта лежит реакция разложения пероксида водорода:

2H₂O₂ = 2H₂O + О₂↑

Опыт 5.1. Гомогенный катализ

Реактивы и материалы: 3-процентный раствор пероксида водорода; 2н. раствор серной кислоты.

Посуда: пробирки.

Методика проведения опыта. В две пробирки налейте по 1-2 мл раствора пероксида водорода. В одну внесите 0,5-1 мл раствора серной кислоты. Отметьте, изменяется ли скорость газообразования при добавлении кислоты.

В выводах отметьте, к какому типу относится использованный катализатор: является положительным или отрицательным, гомогенным или гетерогенным.

Гетерогенный катализ

Реактивы: 3-процентный раствор пероксида водорода; порошок оксида марганца (IV).

Посуда и принадлежности: пробирки; микрошпатель.

Методика проведения опыта. В две пробирки налейте по 1-2 мл раствор пероксида водорода. В одну внесите на кончике шпателя немного порошка оксида марганца (IV). Наблюдайте за разложением пероксида водорода в обеих пробирках.

В выводах отразите, как влияет данный катализатор на скорость химической реакции, к какому типу Вы его отнесете и почему.

Опыт 6. Колебательная реакция с выделением газообразного азота (УИРС)

Колебательныминазывают реакции, в ходе которых концентрации промежуточных соединений и скорость реакции испытывают колебания. Колебания могут быть периодическими, непериодическими или иметь непрерывный спектр. Колебательные реакции протекают, например, при окислении СО, Н₂, NH₃, C₂H₄, CH₃OH, а также лежат в основе важнейших биологических процессов (мышечного сокращения, генерации биоритмов).

В основе процесса, изучаемого в опыте, лежит окислительно-восстановительная реакция разложения водного раствора нитрита аммония (реакция диспропорционирования):

_{-3 +3 0}

NH₄ NO₂ → N₂ + 2H₂O

В ходе этой реакции последовательно протекают следующие процессы: образование центров газовыделения (пересыщенного раствора азота); рост пузырьков газа (насыщенного раствора из-за уменьшения концентрации растворенного газа); выделение газа (в результате умень-шения концентрации растворенного азота ниже предела насыщаемости); остановка процесса возникновения центров газовыделения. Поскольку разложение водного раствора нитрита аммония продолжается, раствор снова становится пересыщенным, и в конечном счете формирование пузырьков ведет к новому выделению газообразного азота. Таким образом, колебания реакции связаны с ростом пузырьков азота, обусловленного периодическим выделением азота за пределы сферы реакции.

Реактивы и материалы: сульфат аммония; нитрит натрия; раствор серной кислоты (0,2 М).

Приготовление растворов реагентов:

Раствор серной кислоты(С_М = 0,2 М). При охлаждении и перемешивании осторожно растворяют 11 мл концентрированной серной кислоты в 500 мл дистиллированной воды в мерной колбе на 1 л и после охлаждения доводят объем раствора до 1 л дистиллированной водой.

Раствор А.Растворяют 26 г сульфата аммония в 100 мл 0,2 М раствора серной кислоты в конической колбе.

Раствор В. Растворяют 28 г нитрита натрия в 100 мл дистиллированной воды в конической колбе.

Посуда, принадлежности и оборудование: стеклянный стакан (примерно на 2 л); стеклянная палочка; мерный цилиндр или стакан на 1 л; мерный цилиндр на 100 мл; две конические колбы (250 мл); магнитная мешалка.

Методика проведения опыта. В стеклянный цилиндр налейте по 10 мл растворов А и В и быстро их перемешайте. Дальнейшее наблюдение за ходом реакции ведите при медленном перемешивании на магнитной мешалке. Отметьте начало выделения газа, затем оно прекращается. Отметьте начало нового газообразования (примерно через 8 с). Через минуту процесс выделения газа становится более энергичным и четким. Наблюдаемая колебательная реакция продолжается около 4 мин.

В выводах отразите, почему проведенная реакция является колебательной и укажите характерные особенности таких реакций.

Напишите выражение скорости проведенной реакции по закону действия масс.