А) Гомогенний каталіз. Вплив концентрації каталізатору на швидкість реакції
До 10 мл дистильованої води додайте 1 краплю насиченого розчину ферум (ІІІ) хлориду і 1 краплю насиченого розчину амоній роданіду. Отриманий розчин ферум (ІІІ) роданіду розлийте порівну в 3 пробірки. В першу пробірку налийте 3 мл розчину з молярною концентрацією натрій тіосульфату 0,1 моль/л і одночасно включіть секундомір. Зафіксуйте час від моменту зливання до знебарвлення розчину. Реакція протікає відповідно рівнянню:
2Fe(SCN)3 + 2Na2S2O3 = 2Fe(SCN)2 +2NaSCN + Na2S4O6.
Речовини, що утворюються внаслідок реакції, безбарвні.
В другу пробірку додайте 1 краплю розчину купрум (ІІ) сульфату і такий же об’єм розчину натрій тіосульфату. Визначте по секундоміру час досліду. В третю пробірку додайте 5 крапель розчину купрум (ІІ) сульфату і зробіть аналогічний дослід. Зробіть висновок, яку роль відіграють йони Сu2+ і як впливає кількість каталізатора на швидкість реакції?
________________________________
Б) Гетерогенний каталіз
У 2 пробірки налийте по 3 мл розчину з масовою часткою гідроген пероксиду 3 %. В першу додайте щіпку манган (ІV) оксиду, а в другу – таку ж кількість силіцій (ІV) оксиду. Стежте за розкладом гідроген пероксиду з виділенням кисню (проба тліючої скіпки). Чи однаково швидко відбувається реакція? Наведіть рівняння.
______________
В) Автокаталіз
У конічну колбу налийте 5 мл розчину щавлевої кислоти, 5 мл розчину сульфатної кислоти, перемішайте, додайте 0,5 мл розчину калій перманганату і одночасно увімкніть секундомір. Збовтуючи колбу, спостерігайте за зміною забарвлення. Відзначте час, за який розчин став безбарвним. Додайте в колбу ще 0,5 мл розчину КMnO4 і відзначте час, за який розчин знебарвиться. Повторіть дослід ще, кожний раз відзначаючи час знебарвлення розчину. Чи змінюється час реакції:
2KMnO4 + 5H2C2O4 + H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O?
Напишіть рівняння реакції в йонній формі. Які йони каталізують цю реакцію?
______________
Досліди до теми: Хімічна рівновага
Дослід 4. Вплив концентрації реагентів на хімічну рівновагу
Мета: дослідити вплив концентрації компонентів системи на хімічну рівновагу.
Обладнання та реактиви: штатив із пробірками, розчин з молярною концентрацією ферум (ІІІ) хлориду 0,1 моль/л, розчин з молярною концентрацією амоній роданіду 0,1 моль/л, насичений розчин ферум (ІІІ) хлориду, насичений розчин амоній роданіду.
Хід роботи. Досліджуємо реакцію: FeCl3 + 3NH4SCN ⇄ Fe(SCN)3+3NH4Cl.
Fe(SCN)3 забарвлено в криваво-червоний колір, інші речовини – безбарвні чи слабко забарвлені, тому зміна концентрації Fe(SCN)3 позначиться на зміні забарвлення розчину. Це дозволяє спостерігати за зсувом рівноваги. До 20 мл дистильованої води додайте 1,5 мл розчину FeCl3 і 0,5 мл розчину NH4SCN. Отриманий розчин налийте у 4 пробірки і додайте в першу – насичений розчин FeCl3, у другу – насичений розчин NH4SCN, у третю – кристалічний NH4Cl. Четверта пробірка – контроль. Результати досліду занесіть в таблицю. Порівнюючи інтенсивність забарвлення з кольором розчину в контрольній пробірці, і, використовуючи правило Ле-Шательє, поясніть зміну забарвлення розчинів.
Таблиця 2.4
| № пробірки | Розчин, що доданий | Зміна інтенсивності забарвлення (посилення чи ослаблення) | Напрямок зсуву рівноваги (вліво, вправо) |
| нас.FeCl3 | |||
| нас.NH4SCN | |||
| кр. NH4Cl |
________________
Завдання для самоконтролю до теми
"Швидкість хімічних реакцій. Хімічна рівновага"
1. Що вивчає хімічна кінетика?
2. Які фактори впливають на швидкість реакції?
3. Наведіть математичний вираз закону діючих мас. Який фізичний зміст константи швидкості реакції?
4. Наведіть математичний вираз залежності швидкості реакції від температури.
5. Що показує температурний коефіцієнт швидкості реакції? Які він може мати значення?
6. У чому відмінність каталізаторів від інших речовин, які впливають на швидкість реакції? Наведіть приклади каталізаторів.
7. У чому відмінність гомогенного та гетерогенного каталізу? Наведіть приклади.
8. Поясніть вплив каталізаторів на енергію активації.
9. Які процеси називають оборотними? Що визначає принцип Ле-Шательє? Як змінюється рівноважний вихід продуктів реакції від температури, тиску та концентрації компонентів системи? Наведіть приклади.
10. Що є критерієм напрямку перебігу самодовільних хімічних реакцій?
11. Дайте визначення та наведіть приклади гомогенних та гетерогенних реакцій і вирази для розрахунку їх швидкості.
12. Згідно закону діючих мас наведіть вирази для розрахунку швидкості прямої та зворотної реакцій для наступних процесів:
а) Н2(г)+ І2(г)⇄ 2НІ (г); в) N2(г)+ 3Н2(г) ⇄2NH3(г);
б) 2NО(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г); г) 2NH3(г) + 5O2(г) ⇄4NО(г) + 6Н2О(г).
13. Температурний коефіцієнт швидкості деякої реакції дорівнює 3. У скільки разів збільшиться швидкість цієї реакції, якщо підвищити температуру на 200С?
14. Як зміниться швидкість реакції 2NО(г) + O2(г) = 2NO2(г), якщо: а) збільшити тиск у системі в 3 рази; б) зменшити об’єм системи в 3 рази; в) збільшити концентрацію NО в 3 рази?
15. В який бік зміщується рівновага наступних реакцій
1) 2Н2(г) + O2(г) ⇄ 2Н2O(г), DН = – 483,6 кДж;
2) PCl5(г) ⇄ PCl3(г) + Cl2(г), DН = 92,59 кДж;
3) N2 (г) + 3Н2 (г) ⇄2NH3(г), DН = – 92,4 кДж;
4) Н2О(г) + СO(г) ⇄ СО2(г) + Н2(г), DН = – 41,22 кДж при: а) підвищенні тиску, б) зменшенні температури, в) збільшенні концентрації продуктів реакції?
16. У системі СО(г) + С12(г) = СОС12(г) концентрацію СО збільшили від 0,03 моль/л до 0,12 моль/л, а концентрацію хлору – від 0,02 моль/л до 0,06 моль/л. У скільки разів зросла швидкість прямої реакції?
17. Обчисліть значення константи швидкості реакції А + В = АВ, якщо концентрації реагентів дорівнюють відповідно 0,05 моль/л і 0,01 моль/л, а швидкість реакції становить 5×10–5 моль/л·хв.
18. Обчисліть, як зміниться швидкість прямої і зворотної реакції в системі 2NО(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г), якщо збільшити концентрації речовин в 2 рази.
Модуль 3. Розчини
Мета модуля –розуміння суті процесів у розчинах шляхом обчислення їхніх фізико-хімічних характеристик.
За модулем студенти повинні вміти:
– Розв’язувати задачі на обчислення фізико-хімічних властивостей розчинів електролітів і неелектролітів.
– Визначати вплив природи речовин, температури на розчинність газів, рідин і твердих речовин у рідинах.
– Передбачати можливість перебігу йонних реакцій та вміти їх записувати в повній та скороченій формах.
– Виражати процес гідролізу солей за допомогою йонних та молекулярних рівнянь.
– Обчислювати рН розчинів і добуток розчинності (ДР).
Література:[1] c. 111-155, [2] c. 224-260, [3] c. 204-231, [4] c. 154-182, [5] c. 225-233.
Лабораторна робота № 3
Досліди до теми: Електролітична дисоціація
Мета: класифікувати електроліти за значенням електричної провідності та дослідити вплив однойменних йонів на стан рівноваги дисоціації слабких електролітів.