Опыт 3. Влияние катализатора на скорость реакции

Влияние катализатора на скорость реакции, рассмотрим на примерах двух процессов:

3.1 Взаимодействие раствора роданида железа (III) с раствором тиосульфата натрия.

Раствор роданида железа (Ш) имеет характерное кроваво-красное окрашивание.

Для получения исходных растворов роданида железа в две пробирки вносим по 1мл 0,1 н. растворов роданида калия и добавляем по 1мл хлорида железа (Ш). В результате реакции ионного обмена образуется Fe(SCN)₃.

FeCl₃ + 3KSCN ↔ Fe(SCN)₃ + 3KCl

Записываем уравнение реакции в молекулярной и ионно-молекулярной форме.

В одну из пробирок добавляем несколько капель 0,5 н. раствора сульфата меди- катализатор. ОДНОВРЕМЕННОв обе пробирки вносим по 1 мл 0,2 н. раствора тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃). Наблюдаем различную скорость обесцвечивания растворов.

2Fe(SCN)₃ + 2Na₂S₂O₃ → 2Fe(SCN)₂ + Na₂S₄O₆ + 2NaSCN.

3.2 Каталитическое разложение пероксида водорода.

В качестве гомогенного катализатора предлагается раствор дихромата

калия.

В пробирку внести 1мл концентрированного раствора пероксида водорода и добавить 5 капель 0,5н. раствора дихромата калия. Идет реакция разложения:

2 Н₂O₂ = 2 Н₂O + O₂

Обратить внимание на изменение окраски раствора в процессе реакции, на интенсивность процесса разложения пероксида водорода.

Делаем вывод.

В выводе объясняем наблюдаемые явления. В чём состоит сущность действия катализатора? Участвует ли катализатор в реакции, привести аргументы, привести энергетическую диаграмму каталитической реакции.

Опыт 4. Смещение равновесия

Смещение химического равновесия при изменении концентраций реагирующих веществ исследуется на примере обратимой реакции взаимодействия хлорида железа(III) с роданидом калия:

FeCl₃ + 3KSCN ↔ Fe(SCN)₃ + 3KCl

Готовим исходный раствор, для этого в пробирку наливаем 2 мл 0,01 н. раствора FeCl₃ и такой же объем (2 мл) 0,01 н.раствораKSCN.

Разливаем полученный раствор с характерной окраской, которую ему придает Fe(SCN)₃ в четыре пробирки (по 1 мл в каждую):

Первая пробирка - контрольная, её используем только для сравнения окрасок.

Во вторую пробирку добавляем несколько капель 0,5Н раствора FeCl_{3 .} Наблюдаем за изменением интенсивности окраски, записываем цвет; указываем, в каком направлении смещается равновесие реакции.

В третью пробирку добавляем несколько капель насыщенного раствора KSCN.Также наблюдаем за изменением интенсивности окраски, записываем цвет; указываем, в каком направлении смещается равновесие реакции.

В четвёртуюпробирку добавляем насыщенный раствор КСl. Фиксируем окраску образовавшегося раствора; указываем, в каком направлении смещается равновесие реакции.

Во всех трех случаях смещение равновесия происходит в соответствии с принципом Ле-Шателье.

Делаем вывод.

В выводе объясняем наблюдаемые явления, пользуясь выражением константы равновесия данной реакции и принципом Ле-Шателье.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ

Отчет о работе должен содержать:

1. название работы;

2. дату выполнение работы и дату предъявления отчета на проверку;

3. названия проделанных опытов;

4. уравнения всех проделанных реакций;

5. все экспериментальные данные (таблицы результатов), расчет их и визуальные наблюдения;

6. исследуемые графические зависимости;

7. выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

1. Что такое скорость химической реакции?

2. Чем отличаются средняя и истинная скорость реакции?

3. В соответствии с законом действующих масс составьте выражение для скорости реакции:

а) протекающей в гомогенной системе 2NO + O₂ → 2NO₂

б) протекающей в гетерогенной системе FeO_(к) + CO_(г) → Fe_(к) + CO_2(г)

4. Что такое константа скорости реакции? От каких факторов зависит её величина?

5. Во сколько раз увеличится константа скорости реакции при повышении температуры на 40°, если =3?

6. При 20°С скорость некоторой реакции равна 0,1 моль/л. Определите скорость реакции при 70°C, если =2.

7. Зависит ли температурный коэффициент скорости реакции от значения энергии активации? Ответ обосновать.

8. Чем объясняется повышение скорости реакции при введении в систему катализатора:

а) увеличением средней кинетической энергии молекул;

б) уменьшением энергии активации;

в) возрастанием числа столкновений молекул?

9.Какие из перечисленных воздействий приведут к изменению значения константы равновесия химической реакции:

а) изменение температуры;

б) изменение концентраций реагирующих веществ;

в) изменение давления;

г) введение катализатора?

10.Составьте математические выражения констант равновесия следующих систем:

а) 4HCl_(г) + О_2(г) ↔ 2Сl_2(г) + 2Н₂О_(г)

б) 3Fe_(к) + 4H₂O_(г) ↔ Fe₃O_4(к) + 4H_2(г)

11. В каком случае можно однозначно сказать, что при одновременном повышении температуры и давления в системе равновесие сместиться влево:

а) 2СО_(г) ↔ СО_2(г) + С_(к); ∆Н⁰ = -172,5 кДж;

б) Н_2(г) + S_(к) ↔ Н₂S_(г); ∆Н⁰ = -21,0 кДж;

в) 2NO_2(г) ↔ 2NO_(г) + О_2(г); ∆Н⁰ = +122,4 кДж.

12. При некоторой температуре равновесные концентрации в системе

2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃

составили: [SO₂]_p = 0,04 моль/л; [O₂]_p = 0,06 моль/л; [SO₃]_p = 0,02 моль/л.

Вычислите константу равновесия и исходные концентрации диоксида серы и кислорода.

Литература

1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия : Учеб.для вузов / Н. С. Ахметов. - 7-е изд.,стер. - М.: Высшая школа, 2008. – 742 с.

2. Гельфман, М.И. Неорганическая химия: Учеб.для вузов / М. И. Гельфман, В. П. Юстратов. - 2-е изд.,стер. - СПб. : Лань, 2009. – 527 с.

3. Суворов, А.В. Вопросы и задачи по общей химии: Учеб.пособие для вузов / А. В. Суворов, А. Б. Никольский. - СПб.: Химиздат, 2002. – 304 с.

4. Ахметов, Н.С. Лабораторные и семинарские занятия по общей и неорганической химии: Учеб.пособие для студентов ун-тов,хим.-технол.и пед.вузов / Н. С. Ахметов, М. К. Азизова, Л. И. Бадыгин. - 5-е изд.,испр. - М.: Высшая школа, 2003(2002). – 366 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Федеральное агентство по образованию

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Кафедра химии и экологии

Лабораторная работа

Кинетика

Отчет

Работу выполнил студент:

______________________

группа_____

«___»____________200_г.

Работу проверил преподаватель:

________________________

«___»____________200_г.

Великий Новгород

Цель работы:...................................................................................................

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

Ход работы

Поиск по сайту: