Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу.

Мета роботи:визначити константу швидкості та порядок реакції нейтралізації бензойної кислоти водним розчином КОН та обчислити товщину дифузійного шару.

Внаслідок розчинення твердої бензойної кислоти у водному розчині КОН перебігає реакція нейтралізації (2.8). Швидкість цього процесу залежить від швидкості підведення лугу до поверхні поділу твердої та рідкої фаз, тобто від швидкості дифузії.

В склянку ємністю 500 см3 кладуть якір магнітної мішалки і наливають мірним циліндром 300 см3 розчину КОН з концентрацією 0,1 моль/дм3. Склянку з розчином ставлять на столик магнітної мішалки і встановлюють певну швидкість перемішування розчину. Режим перемішування може бути незмінним або першу частину експерименту проводять з однією швидкістю перемішування (3 – 4 заміри), а другу – з іншою (3 – 4 заміри).

Скляну паличку з циліндром бензойної кислоти, розміри якого попередньо вимірюють, закріплюють у штативі над поверхнею розчину по центру склянки. Після цього занурюють циліндр у розчин і одночасно вмикають секундомір. Через певні проміжки часу (бажано кожні 8 хвилин впродовж 40 хвилин) відбирають піпеткою по 10 см3 розчину та титрують його за наявності фенолфталеїну розчином соляної кислоти, що має концентрацію 0,05 моль/ дм3.

Для розрахунків константи швидкості реакції нейтралізації за формулою (2.11) необхідно знати або початкову концентрацію розчину KOH ( Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru ), або пропорційний цій концентраціїоб’єм HCl ( Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru ), який витрачається на титрування лугу. Для цього вихідний розчин КОН двічі – тричі титрують 0,05 – молярним розчином НСl за наявності фенолфталеїну до зникнення малинового забарвлення, відбираючи 10 см3 проби.

Константу швидкості гетерогенного процесу нейтралізації Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru розраховують за формулою:

Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru , (2.15)

де Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru – об’єм розчину HCl, який витрачено на титрування відібраної в певний момент часу проби. Дані досліду та обчислень записують у табл. 2.2 (див. звіт).

Якщо дослід виконується за двох режимів перемішування, то для початкової швидкості перемішування константу швидкості обчислюють за формулою (2.15), а для наступної – за формулою:

Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru , (2.16)

де Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru – різниця між часом відбору проб та часом зміни режиму перемішування; Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru – останній перед зміною швидкості перемішування об’єм HCl, що витратився на титрування реакційної суміші.

Використовуючи експериментальні ( Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru ) та довідникові ( Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru ) дані, розраховують товщину дифузійного шару Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru (два значення за різних режимів перемішування).

Звіт

1. Розміри циліндра бензойної кислоти:

висота Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru см; діаметр Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru см; площа поверхні Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru см2.

2. Результати титрування вихідного розчину КОН:

Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru см3, Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru см3, Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru см3.

3. Результати кінетичних досліджень:

а) побудова графіка залежності Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru ;

б) обчислення за формулами (2.15, 2.16) для табл. 2.2.

Таблиця 2.2. Дані для визначенняконстанти швидкості реакції
нейтралізації твердої бензойної кислоти водним розчином КОН та порядку цього процесу

Час від початку досліду Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru , хв. Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru , см3 Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru , Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru , хв.-1
     
     
     
     

Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru хв.-1

Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru хв.-1

4. Побудова на основі даних табл. 2.2 графіка Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru та визначення за ним констант швидкості реакції за різних режимів перемішування:

Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru хв.-1; Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru хв.-1

5. Розрахунок товщини дифузійного шару за різних режимів перемішування:

Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru см; Робота 2.2. Дослідження реакції нейтралізації твердої кислоти розчином лугу. - student2.ru см.

6. Кінетичні рівняння процесу:

7. Висновок.

ЛІТЕРАТУРА: [1, с. 531 – 532; 2, с. 384 – 393; 3, с. 341 – 343; 5, с. 225 – 233; 6, с. 276 – 277, 285 – 287; 7, с. 117; 8, с. 48].

Наши рекомендации