Обробка результатів експерименту. 1. Величина V¥ пропорційна початковій концентрації пероксиду гідрогену у реакційній

1. Величина V_¥ пропорційна початковій концентрації пероксиду гідрогену у реакційній суміші, а різниця V_¥ – V_O2,t пропорційна вмісту H₂O₂ у будь-який момент часу t. Порядок реакції можна визначити графічним методом за залежностями: (V_¥ – V_O2,t) = f(t) та ln(V_¥ – V_O2,t) = f(t), або аналітичним методом, розрахувавши константи швидкості реакції для кожного моменту часу за формулою для обраного порядку реакції. У випадку першого порядку реакції використовують формулу

. (6.8)

Константа швидкості реакції нульового порядку

(6.9)

вимагає розрахунку x_H2O2,t – концентрації H₂O₂, що прореагував до даного моменту часу t. Як зазначено вище, відповідно до рівняння реакції один моль кисню утворюється з двох молей H₂O₂, тому:

, моль/дм³. (6.10)

(Позначення див. у формулах 6.4, 6.5, табл. 6.2).

Середнє значення константи швидкості (k_сер), довірчий інтервал (±e) та відносну помилку (D,%) можна знайти, скориставшись комп'ютерною програмою Microsoft Exel (Версія 97 або інші). Для цього слід зробити такі операції:

- для знаходження середнього арифметичного: у стовпчик таблиці Exel занести значення k_i, потім, змістивши курсор нижче останнього значення, у меню "Вставка" викликати команди "Функция", категорія "Статистическая", функція "СРЗНАЧ", натиснути "ОК".

- для знаходження стандартного відхилення: помістити курсор нижче останнього числа у стовпчику, у меню "Вставка" викликати команди "Функция", категорія "Статистическая", функція "СТАНДОТКЛ", у строчці "Число1" вказати діапазон комірок зі значеннями k_i, натиснути "ОК".

- для знаходження довірчого інтервалу (e) з надійністю 0,95 треба: помістити курсор нижче останнього числа у стовпчику, у меню "Вставка" викликати команди "Функция", категорія "Статистическая", функція "ДОВЕРИТ", у строчці "Альфа" записати число 0,05, нажати "ОК". Потім у строчці "Стандартное откл." вказати комірку зі значенням вже розрахованого стандартного відхилення, натиснути "ОК", у строчку "Размер" занести кількість значень k_i, натиснути "ОК".

- для знаходження відносної помилки (D) слід отримані значення довірчого інтервалу розділити на значення середнього арифметичного.

Результати обчислень записують до таблиць 6.2 та 6.3.

Рис. 6.2. Визначення t1/2 з графіка залежності VO2,t = f(t)

2. Період на­півперетворення t_1/2 знаходять із графіка залежності V_O2,t = f(t) (рис. 6.2). За знайденим значенням t_1/2 можна також об­числити константу швидкості і порівняти її із середньою ве-личиною константи, розрахованої за кіне­тичним рівнянням обраного порядку ре­акції.

3. Для порівняння каталітичної активності різних каталізаторів знаходять k_іст – "істинну" константу швидкості, що розрахована на одиницю площі поверхні або на одиницю маси каталізатора (k_іст = k_сер/S_kat або k_іст = k_сер/m_Kat).

Результати лабораторної роботи оформити у вигляді таблиці (табл. 6.3).

Таблиця 6.3

Результати лабораторної роботи

4. Зробити висновки з отриманих результатів.

Контрольні питання

1. Напишіть рівняння швидкості реакції розкладу пероксиду гідрогену за кожною речовиною.

2. До якого типу за кінетичною класифікацією можна віднести дану реакцію?

3. Який метод дослідження застосовують при вивченні кінетики розкладу пероксиду гідрогену?

4. Як за експериментальними даними визначити порядок реакції розкладу пероксиду гідрогену?

5. Що таке гетерогенний каталіз?

6. Що таке каталізатор? Промотор? Інгібітор?

7. За якими ознаками можна робити висновок, що лімітуючою стадією гетерогенної реакції є дифузія реагентів до поверхні твердої фази?

8. Поясніть, в якому випадку константу швидкості даної реакції можна обчислювати за формулою (6.8)? Яким чином вона отримана?

9. При яких умовах швидкість гетерогенної каталітичної реакції стає постійною?

10. Як змінюється енергія активації реакції під впливом каталізатора?

11. Чи можна змінювати швидкість перемішування під час дослідження кінетики розкладу H₂O₂?

12. Запропонуйте інші методи дослідження кінетики цієї реакції.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Практикум по физической химии / Под ред. И. В. Кудряшова. - М.: Высш. шк., 1986. - 495 с.

2. Практикум по физической химии / Под ред. В. В. Бузанова, Н.К. Воробьева. - М.: Химия, 1986. - 352 с.

3. Практикум по физической химии / Под ред. С. В. Горбачева. - М.: Высш. шк., 1974. - 496 с.

4. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя и А. М. Пономаревой. - Л.: Химия, 1983. - 232 с.

5. Додж М., Кината К., Стинсон К. Эффективная работа с Microsoft Exel 97. - СПб.: ЗАО "Издательство "Питер", 1999. - Глава 12. - С. 44; Глава 15. - С. 527, 558.

ЗМІСТ

1 Густина етилацетату r²⁰ = 0,901 г/см³, мольна маса 88,1 г/моль.

2 Можна використовувати розчини Fe(NO₃)₃, HNO₃, KNO₃ та ін.

3 HCl і KCl вводять у реакційну суміш для підтримання сталої іонної сили і пригнічення гідролізу FeCl₃.

4 Секундомір на протязі усього досліду не вимикати!

5 Розчин при цьому повинен знебарвитись.

Поиск по сайту: