Зависимость скорости реакции от концентрации ионов водорода, Зависимость скорости реакции от концентрации ионов тиосульфата - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика

Заготовьте в тетради заранее таблицу для записи исходных данных и результатов опытов. Сейчас в нее внесены некоторые предполагаемые объемы растворов, но эти цифры писать не надо, они даны лишь для примера, а на практике может, например, оказаться, что такие объемы неудобно смешивать, и надо взять другие - это зависит от объема пробирок или стаканов, используемых для смешивания. Главное, чтобы концентрация тиосульфата была везде одинаковой, а концентрация кислоты менялась в широких пределах. Чтобы при этом поддерживался одинаковый объем реакционной смеси, нужно заранее добавить расчетный объем воды к одному из реагентов (или часть к одному, часть к другому в первых двух опытах). Этим условиям удовлетворяют строки 1-4, а в остальных строках - наоборот, постоянная концентрация кислоты и переменная - тиосульфата для п. 2.3.3.

Зависимость скорости реакции от концентраций реагентов (укажите комнатную температуру)

№

Исходные объемы растворов, мл

Исходные концентрации, моль/л

Ф, с

1/ф, с-1

Na2S2O3

Кислота

Вода

[S2O32-]

[H+]

1

5

1

14

0,125

0,05

2

5

5

10

0,125

0,25

3

5

10

5

0,125

0,50

4

5

15

0

0,125

0,75

5

10

5

5

0,25

0,25

6

15

5

0

0,375

0,25

Воду для разбавления нужно брать не водопроводную, а дистиллированную. И не только из-за наличия растворенных солей. В данном случае важнее то, что водопроводная вода может иметь температуру, отличную от комнатной, и опыты получатся не при одинаковой температуре. По той же причине не берите пробирки за нижнюю часть, контактирующую с раствором, чтобы не нагревать растворы теплом рук.

Концентрации реагентов в момент смешивания нужно вычислить из очевидного условия, что исходное количество вещества n не меняется от разбавления:

N = C1*V1 = C2*V2,

Где C1 - концентрация раствора в банке, V1 - объем взятого из банки раствора, C2 - исходная концентрация в момент смешивания, V2 - общий объем раствора. Он, очевидно, равен сумме смешанных объемов (в таблице - 20 мл). Отсюда

C2 = C1*V1/V2.

Сейчас в таблице записаны в качестве примера цифры, вычисленные при условии, что концентрации растворов в банках [S2O32-] = 0,5 моль/л, [Н+] = 1 моль/л. Разумеется, в лаборатории могут быть другие растворы, поэтому эти цифры заносить в свою тетрадь заранее не надо.

Имея секундомер, опыты может делать один студент, но обычно удобнее вдвоем. Один включает-выключает секундомер или следит за секундной стрелкой часов и записывает результаты, другой быстро и тщательно смешивает растворы и отмечает момент самого легкого помутнения. Его лучше видно на черном фоне. Разумеется, если оба реагента отмерять одним цилиндром, то помутнение начнется уже в цилиндре! Посуду рекомендуется мыть сразу после опыта, пока на стенки не осел толстый налет серы.

Обратите внимание на стиль оформления таблицы. Единицы измерения нужно указывать обязательно, но не у каждой цифры, а в заголовках колонок. Соблюдайте правила приближенных вычислений: в результате нужно указывать столько значащих цифр, сколько их было в сомножителе (или делителе или делимом) с наименьшим числом значащих цифр (а в промежуточных вычислениях можно оставлять одну дополнительную цифру). Если, например, ф = 21 с, то 1/ф - не 0,05, и не 0,047619, а 0,048 с-1. Но концентрации выданных растворов везде одни и те же, поэтому их можно считать точными.

Проделав все опыты, постройте в тетради по клеточкам или на миллиметровой бумаге график зависимости 1/ф от [H+]. Оптимальная форма - квадрат со стороной около 10 см. Не забывайте, что начало координат - тоже экспериментальная точка: если кислоту не добавлять, то осадок не образуется (точнее, образуется крайне медленно!). По форме графика оцените порядок реакции: вспомните, что функция нулевого порядка - это константа, ее график - прямая, параллельная оси абсцисс; график первого порядка - прямая, проходящая через начало координат; графики второго и третьего порядка - параболы, тоже проходящие через начало координат, т. к. свободного члена в ЗДМ нет. Чтобы отличить квадратичную параболу от кубической, можно построить зависимость не от концентрации, а от ее квадрата, или использовать логарифмирование, но в данном опыте в этом нет нужды.

Разумеется, всегда есть случайные погрешности измерений, особенно существенные, когда время помутнения маленькое, поэтому не следует ожидать, что точки будут идеально следовать прямой или параболе. Небольшие отклонения неизбежны, и все же вывод обычно получается достаточно определенный.

Зависимость скорости реакции от концентрации ионов тиосульфата

Опыты выполняются аналогично, с той разницей, что теперь постоянна концентрация кислоты, а переменна концентрация тиосульфата. В таблице этому соответствуют строки 2, 5 и 6. Таким образом, делаются два новых опыта 5 и 6, к ним добавляются ранее полученные данные опыта 2, и на графике зависимости 1/ф от концентрации тиосульфата получается четыре экспериментальные точки (с учетом начала координат).

Аналогично определите по графику порядок реакции по тиосульфату. Сделайте вывод: какое из уравнений (а) - (д) лучше всего описывает наблюдаемую кинетику реакции.

Похожие статьи




Зависимость скорости реакции от концентрации ионов водорода, Зависимость скорости реакции от концентрации ионов тиосульфата - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика

Предыдущая | Следующая