Кинетические уравнения реакций первого, второго и нулевого порядка
| Порядок реакции | Выражение закона действующих масс | Единица измерения константы скорости | Зависимость концентрации от времени | Период полураспада |
| 1 | 
| с-1 |  или 
| 
|
| 2 | 
| л×моль-1×с-1 | 
| 
|
| 0 | 
| моль×л-1×с-1 | 
| 
|
Изучаемая в данной работе реакция окисления иодид-ионов пероксидом водорода в водном растворе в кислой среде протекает по уравнению:
H 2 O 2 + 2 I – + 2 H + = I 2 + 2 H 2 O (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) йодом по уравнению
I 2 + 2 S 2 O 3 2– = 2 I – + S 4 O 6 2– (2)
Таким образом, пероксид водорода расходуется в реакции, а концентрация иодид-ионов остается практически постоянной. Кинетическое уравнение реакции окисления
,
где 
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 мерной колбой 100 мл раствора KI и пипеткой 5 мл раствора H2SO4.
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 (возможно желтый или бурый) 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 и оставляют раствор на 5-7 минут. Реакция проходит до конца, т.е. весь пероксид водорода вступает в нее. Выделившийся при этом йод, 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 5.2.
| Объем раствора VtNa2S2O3, вступившего в реакцию к моменту времени t, мл | Момент появления окраски, t |
| |||
| По секундомеру, мин. сек. | Перевод в секунды | ||||
| 1 | 0 | 0 | |||
| 2 | |||||
| 3 | |||||
| 4 | |||||
| 5 | |||||
| 6 | |||||
| V0 |
| ||||
Условия проведения опыта: t = °C Концентрация KIС( KI ), моль/л
Обработка результатов.
1. Рассчитывают константу скорости изучаемой реакции по формуле, приводят три значащих цифры.
2. Рассчитывают среднее значение К по данным таблицы и указывают его в выводе.
Контрольные вопросы и задания.
1. Дайте определение скорости химической реакции. В каких единицах может измеряться скорость химической реакции?
2. Какие факторы влияют на скорость химической реакции?
3. Запишите выражение закона действующих масс. Что называется порядком реакции, порядком реакции по веществу?
4. Запишите кинетическое уравнение реакции первого порядка. Как экспериментально можно определить константу скорости реакции первого порядка?
5. Что называется временем полупревращения (периодом полураспада)?
6. Таблицу 5.1 знать наизусть!!!
Таблица 1. Плотность растворов солей при 20°С
| NaCl | KCl | CuSO 4 | Na2SO4 | CaCl2 | |||||||||
| % | r, г/мл | % | r, г/мл | % | r, г/мл | % | r, г/мл | % | r, г/мл | ||||
| 1 | 1,0053 | 1 | 1,0046 | 1 | 1,009 | 1 | 1,008 | 1 | 1,007 | ||||
| 2 | 1,0125 | 2 | 1,0110 | 2 | 1,019 | 2 | 1,016 | 2 | 1,015 | ||||
| 4 | 1,0268 | 4 | 1,0239 | 4 | 1,040 | 4 | 1,035 | 4 | 1,032 | ||||
| 6 | 1041,3 | 6 | 1,0369 | 6 | 1,062 | 6 | 1,053 | 6 | 1,049 | ||||
| 8 | 1,0559 | 8 | 1,0500 | 8 | 1,084 | 8 | 1,072 | 8 | 1,066 | ||||
| 10 | 1,0707 | 10 | 1,0633 | 10 | 1,107 | 10 | 1,091 | 10 | 1,083 | ||||
| 12 | 1,0857 | 12 | 1,0768 | 12 | 1,131 | 12 | 1,111 | 12 | 1,101 | ||||
| 14 | 1,1009 | 14 | 1,0905 | 14 | 1,155 | 14 | 1,131 | 14 | 1,120 | ||||
| 16 | 1,1162 | 16 | 1,1043 | 16 | 1.180 | 16 | 1,151 | 16 | 1,139 | ||||
| 18 | 1,1319 | 18 | 1,1185 | 18 | 1.206 | 18 | 1,158 | ||||||
| 20 | 1,1478 | 20 | 1,1323 | 20 | 1,177 | ||||||||
| 22 | 1,1640 | 22 | 1,1474 | 25 | 1,228 | ||||||||
| 24 | 1,1804 | 24 | 1,1623 | 30 | 1,282 | ||||||||
| 26 | 1,1972 | 40 | 1,396 | ||||||||||
|
|
|
Таблица 2. Плотность растворов кислот при 20°С
| HCl | H2SO4 | HNO3 | H3PO4 | |||||||
| % | ρ, г/мл | % | ρ, г/мл | % | ρ, г/мл | % | ρ, г/мл | |||
| 0,360 | 1,000 | 0,261 | 1,000 | 0,3296 | 1,000 | 0,296 | 1,000 | |||
| 2,364 | 1,010 | 1,731 | 1,010 | 2,164 | 1,010 | 2,148 | 1,010 | |||
| 5,408 | 1,025 | 2,485 | 1,015 | 4,883 | 1,025 | 4,000 | 1,020 | |||
| 9,510 | 1,045 | 4,000 | 1,025 | 7,530 | 1,040 | 4,926 | 1,025 | |||
| 10,52 | 1,050 | 4,746 | 1,030 | 10,12 | 1,055 | 10,32 | 1,055 | |||
| 12,51 | 1,060 | 14,73 | 1,100 | 12,65 | 1,070 | 14,60 | 1,080 | |||
| 14,495 | 1,070 | 19,42 | 1,135 | 15,13 | 1,085 | 20,25 | 1,115 | |||
| 16,47 | 1,080 | 44,72 | 1,345 | 20,00 | 1,115 | 24,82 | 1,145 | |||
| 18,43 | 1,090 | 50,50 | 1,400 | 27,00 | 1,160 | 29,94 | 1,180 | |||
| 20,39 | 1,100 | 60,17 | 1,500 | 30,00 | 1,180 | 34,82 | 1,215 | |||
| 25,22 | 1,125 | 65,15 | 1,555 | 35,16 | 1,215 | 40,14 | 1,255 | |||
| 28,18 | 1,140 | 69,96 | 1,610 | 39,80 | 1,245 | 45,26 | 1,295 | |||
| 30,14 | 1,150 | 80,25 | 1,730 | 50,00 | 1,310 | 50,07 | 1,335 | |||
| 32,14 | 1,160 | 92,00 | 1,824 | 55,13 | 1,340 | 53,00 | 1,360 | |||
| 36,23 | 1,180 | 95,72 | 1,835 | 59,69 | 1,365 | 55,28 | 1,380 | |||
Таблица 3. Плотность растворов щелочей при 20°С
| КОН | NaOH | |||
| % | ρ, г/мл | % | ρ, г/мл | |
| 0,197 | 1,000 | 0,159 | 1,000 | |
| 2,38 | 1,020 | 1,04 | 1,010 | |
| 3,48 | 1,030 | 1,94 | 1,020 | |
| 5,12 | 1,045 | 3,74 | 1,040 | |
| 9,96 | 1,090 | 5,56 | 1,060 | |
| 12,08 | 1,110 | 10,10 | 1,110 | |
| 20,37 | 1,190 | 11,92 | 1,130 | |
| 25,36 | 1,240 | 14,64 | 1,160 | |
| 30,21 | 1,290 | 20,07 | 1,220 | |
| 34,90 | 1,340 | 24,64 | 1,270 | |
| 40,37 | 1,400 | 30,20 | 1,330 | |
Таблица 4. Плотность водных растворов органических веществ при 20°С
| Глюкоза | Глицерин | Сахароза | |||||
| % | ρ, г/мл | % | ρ, г/л | % | ρ, г/л | ||
| 2 | 1,0058 | 1 | 1,0006 | 1 | 1,0020 | ||
| 4 | 1,0138 | 5 | 1,0101 | 2 | 1,0050 | ||
| 5 | 1,0177 | 10 | 1,0221 | 3 | 1,0090 | ||
| 6 | 1,0216 | 15 | 1,0345 | 4 | 1,0130 | ||
| 8 | 1,0296 | 20 | 1,0470 | 5 | 1,0170 | ||
| 10 | 1,0377 | 25 | 1,0597 | 6 | 1,0210 | ||
| 12 | 1,0460 | 30 | 1,0727 | 7 | 1,0250 | ||
| 14 | 1,0542 | 35 | 1,0860 | 8 | 1,0290 | ||
| 16 | 1,0626 | 40 | 1,0995 | 9 | 1,0340 | ||
| 20 | 1,0798 | 45 | 1,1128 | 10 | 1,0380 | ||
| 24 | 1,0974 | 50 | 1,1263 | 15 | 1,0590 | ||
| 30 | 1,1247 | ||||||
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 579; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!