Послідовність виконання експерименту. 1. Перед початком досліду необхідно визначити концентрацію вихідного розчину

1. Перед початком досліду необхідно визначити концентрацію вихідного розчину пероксиду гідрогену (тому що він нестійкий), а потім приготувати робочий розчин. Для цього відмірюють 1 мл вихідного розчину H₂O₂ у колбу для титрування, додають 20 мл 2 н. сірчаної кислоти і титрують 0,1 н. розчином калій перманганату до блідо-рожевого забарвлення, яке не зникає протягом »30 с. За результатами титрування розраховують концентрацію пероксиду гідрогену (у моль-еквівалентах на дм³):

, (6.2)

де N_KMnO4– нормальність розчину KMnO₄ (0,1 н.);

V_KMnO4– об'єм розчину KMnO₄, мл, що пішов на титрування;

V_{H2O2, вих} – об'єм вихідного розчину H₂O₂, взятий для титрування (1 мл).

2. Шляхом розведення вихідного розчину водою готують 80-100 см³ 0,7¸0,9 нормального робочого розчину H₂O₂ (об'єм і концентрацію задає викладач). Точну концентрацію отриманого розчину визначають титруванням його проб об'ємом 2 мл (методика титрування описана вище). За середнім результатом двох-трьох титрувань обчислюють кількість H₂O₂ у реакційному об'ємі розчину (у молях):

, (6.3)

де V_H2O2– об'єм проби розчину, мл, взятий для титрування (2 мл);

V_P – реакційний об'єм цього розчину (20-25 мл – за завданням викладача).

3. Підготувати установку до роботи. Для цього у реакційну посудину 1 (див. рис. 6.1) вміщують наважку каталізатора (за завданням викладача) й мішалку 2. Далі приєднують роздільну лійку 3 до реакційної посудини і при перекритому крані 4 наливають до неї за допомогою піпетки 20-25 мл робочого розчину H₂O₂. Закривши лійку корком, перевіряють систему на герметичність. Для цього, відкривши кран 5, сполучають систему з атмосферою, піднімають склянку 7, щоб бюретка 6 заповнилась рідиною до нульової позначки і перекривають кран 5. Опускають склянку 7 приблизно на чверть висоти бюретки. Якщо забезпечена достатня герметичність системи, то рівень рідини у бюретці трохи знизиться і далі буде залишатись постійним протягом довільного часу. У цьому випадку можна виконувати експеримент.

4. Записують атмосферний тиск за барометром (знаходиться у препараторній лабораторії) та температуру, при якій виконується дослід, і розраховують V_¥ – об'єм кисню, що може виділитись при повному розкладі взятої кількості пероксиду гідрогену. За рівнянням реакції при розкладі двох молей H₂O₂ одержується один моль кисню, тому:

, (6.4)

де R= 8,314 Дж/(моль×К);

P_O2– тиск кисню.

Об'єм газу, що вимірюють в експерименті, окрім кисню, містить насичену водяну пару, отже:

P_O2= P – P_H2O, (6.5)

де P_O2– тиск кисню, Па;

P – атмосферний тиск, Па;

P_H2O – тиск насиченої водяної пари за температури досліду, Па.

Слід врахувати, що об'єм газу, що виділяється, вимірюють у см³, тому:

. (6.6)

5. Вмикають мішалку, далі, відкривши кран 4, зливають робочий розчин H₂O₂ у реактор 1. Відрахування часу починають з моменту, коли роздільна лійка 3 випорожниться приблизно наполовину. Об'єм кисню, що виділяється, фіксують через рівні проміжки часу за об'ємом рідини, витісненої з бюретки, при однакових рівнях рідини у ній та урівнюючій склянці 7. Коли об'єм кисню, який виділився, складе приблизно , вимикають перемішування, відкривають кран 5, та розбирають установку. Відпрацьований розчин обережно зливають з реакційної посудини і достають мішалку. Посуд промивають дистильованою водою і готують установку до наступного експерименту за завданням викладача.

Кількість каталізаторів та інтервали часу, через які вимірюють об'єми виділеного кисню, наведені у табл. 6.1.

Отримані експериментальні дані для кожного каталізатора записують в окрему таблицю (табл. 6.2).

Таблиця 6.1

Рекомендовані кількості каталізаторів та інтервали часу між вимірюваннями

^* В міру того, як зменшується концентрація H₂O₂ у реакційній суміші, інтервали часу між вимірюваннями збільшують.

Таблиця 6.2

Каталізатор та його маса ____________________________.

Атмосферний тиск P = _______________Па. Тиск насиченої пари водиP_H2O = ____________ Па. Температура Т = __________К.

Об'єм робочого розчину V_P = _________ см³.

Кількість H₂O₂ n_H2O2= ________ моль.

У цій таблиці V_t –об'єм газу, виділеного на момент часу t, (експериментальні дані); V_O2,t – об'єм кисню, розрахований з поправкою на тиск водяної пари за формулою

, (6.7)

(позначення див. у формулі (6.5); V_¥ – об'єм кисню, що має виділитись при повному розкладі пероксиду гідрогену (розраховується за формулою (6.6)); k_I – константа швидкості реакції.

Поиск по сайту: