Сетевая библиотекаСетевая библиотека

Лабораторная работа по химии №5

Дата публикации: 10.02.2019
Тип: Текстовые документы DOCX
Размер: 216 Кбайт
Идентификатор документа: -178119681_491702553
Файлы этого типа можно открыть с помощью программы:
Microsoft Word из пакета Microsoft Office
Для скачивания файла Вам необходимо подтвердить, что Вы не робот

Предпросмотр документа

Не то что нужно?


Вернуться к поиску
Содержание документа


41812108390 Министерство образования и науки Российской Федерации

Калужский филиалфедерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

(КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ "Фундаментальныенауки"

КАФЕДРА "Промышленная экология и химия"



О Т Ч Е Т

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ДИСЦИПЛИНА: "Химия"

ТЕМА: "Скорость химических реакций"

Выполнил: студент гр. РПВ Б-11 Полюдов А.С._____________

Проверил: ___________________

Дата сдачи (защиты) лабораторной работы: Результаты сдачи (защиты):

Количество рейтинговых баллов Оценка Калуга, 2015 г.

Цель работы: изучение зависимости скорости химической реакции взаимодействия гипосульфита натрия с серной кислотой от температуры и концентрации гипосульфита натрия.

Теоретическая часть:

Химическая кинетика изучает скорости и механизм химических реакций. Чтобы молекулы прореагировали, они должны сблизиться на расстояния порядка атомных размеров, когда валентные электроны атомов одной молекулы попадут в сферу действия электрических полей атомов другой молекулы. Такое сближение молекул называется столкновением. Столкновения, при которых молекулы реагирует, называют элементарными актами.

Число элементарных актов реакции, совершающихся за единицу времени и в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности (для гетерогенных(реакций) называют скоростью химической реакции. Однако на практике под скоростью химической реакции понимают изменение молярных концентраций реагирующих веществ за единицу времени, так как оно пропорционально значению числа элементарных актов.

Средняя скорость химической реакции v=+∆c/∆t, а истинная или мгновенная -v=+dc/dtПри изучении химических реакций важно знать не только исходные вещества и продукты реакции, но и как совершается это превращение, т.е. нужно знать механизм реакции - это промежуточные стадии перехода исходных веществ в продукты реакции.

По механизму химические реакции делят на простые и сложные. Простые химические реакции протекают только в одну стадию, а сложные - в несколько стадий. По суммарному (брутто) уравнению нельзя судить о простоте химической реакции. Для этого нужно знать механизм реакции. Например, H2 + I2 = 2HI реакция простая, а H2 + Cl2 = 2HCl- реакция сложная, протекающая по цепному механизму.

На скорость химической реакции влияют различные Факторы: природа реагирующих веществ, агрегатные состояния, концентрация, давление, температура, свет, катализаторы и др.

Количественная зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ определяется законом действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции в данный момент пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ к этому моменту, возведенных в некоторые степени.

Если определяется скорость простой химической реакции, тс в кинетическом уравнении, выражающим зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ, каждая молярная концентрация возводится в степень стехиометрического коэффициента.

Например, для простой реакции типа 2A + B → продукты:

v=к.с2(А):с(В).

Для сложных реакций типа aA+вВ→продукты:

v=к.с(А)а:с(В)В,

где m и n - показатели степени, которые определяют опытным путем. Они не равны стехиометрическим коэффициентам и могут быть дробными. Это связано с тем, что сложные реакции протекают через ряд последовательных стадий, и общая скорость реакции будет определяться самой медленной стадией, называемой лимитирующей. Лимитирующей может быть кинетическая стадия - стадия образования или разложения вещества или диффузионная - стадия переноса реагирующих веществ или продуктов реакции.

Детальный механизм сложных химических реакций не всегда известен, но скорость такой реакции рассчитать все же можно, если известен её порядок, который бывает частным и общим. Частный порядок химической реакции - показатель степени, в которую возводится молярная концентрация данного вещества в кинетическом уравнении. Например, m - частный порядок приведенной сложной реакции по веществу А, n - частный порядок по веществу В, а m+n - общий порядок сложной реакции.

Порядок сложной реакции может не совпадать и с порядком лимитирующей стадии, так как она может быть обратимой или их может быть несколко со сравнимыми скоростями, но разными порядками. В таких случаях по рядок реакции окажется дробным.

Если химическая реакция протекает на поверхности катализатора при малых давлениях реагирующего вещества, то лимитирующей стадией будет диффузия вещества к катализатору, а при больших давлениях - кинетическая стадия, например, разложения NH3 на вольфраме. Тогда в первом случае:

v=к.с (NH3)- порядок первый, а во втором случае:

v=к.с0 (NH3) = к - порядок нулевой.

При промежуточных давлениях порядок окажется дробным. Так как лимитирующая стадия сложной реакции не может быть более, чем трехмолекулярной, то и общий порядок реакции не может быть более 3-х. По порядку реакции можно предположить механизм химической реакции, а потом проверить его опытным путем.

Зависимость скорости реакции от температуры обычно выражается уравнением Аррениуса:

k=k0е-E/RT

k - константа скорости реакции;

k0 - предэкспоненциальный множитель;

R - универсальная газовая постоянная ( R = 8,314 Дж/моль К);

Т - температура, К;

Е - энергия активации.

Энергией активации называется минимальный запас энергии, которым должны обладать молекулы, чтобы они могли вступить в реакцию при столкновении. Молекулы, энергия которых равна или больше энергии активации, называют активными. поэтому при столкновении они реагируют друг с другом с образованием конечных продуктов.

Молекулы, энергия которых меньше, чем энергия активации, не вступают в реакцию друг с другом.

Измерение скорости реакции основано на определении концентрации одного из реагирующих веществ через различные промежутки времени с момента начала реакции.

Практическая часть.



Приборы и реактивы: фотоэлектроколориметр(ФЭК), электроплитка, водяная баня, конические колбы на 250 мл, стаканчики, бюретки на 25 мл и градуированные пипетки, растворы с концентрацией -1 моль/л и -0,02 моль/л.

Часть 1. Зависимость скорости реакции от концентрацииNa2S2O3. (Рис.1)

N Состав Конц-цияВремя Скорость Lg C Lg v

H2SO4 Na2S2O3 H2O 1 10 10 20 1,0 210 0,535 0 -0,322

2 10 15 15 1,5 176 0,568 0,176 -0,246

3 10 20 10 2,0 146 0,6849 0,3010 -0,1643

4 10 25 5 2,5 65 1,5384 0,3979 -0,187

5 10 30 0 3,0 52 1,9230 0,477 -0,284

Вывод: реакция протекает быстрее при повышении концентрации Na2S2O3.

Часть 2. Зависимость скорости реакции от концентрации H2SO4. (Рис.2)

N Состав Конц. Время Скорость Lg C Lg v

H2SO4 Na2SO3 H2O 1 10 10 20 1,0 191 0,5236 0 -0,2610

2 15 10 15 1,5 163 0,6135 0,176 -0,2111

3 20 10 10 2,0 169 0,5917 0,301 -0,2273

4 25 10 5 2,5 156 0,6410 0,397 -0,1331

5 30 10 0 3,0 158 0,6410 0,477 -0,931



Рис.1



Рис.2

Вывод: реакция протекает быстрее при повышении концентрации H2SO4.

Часть 3. Зависимость скорости реакции от температуры.

N Темп., СТемп., К1/ТВремя, с v ln v

1 24 297 0,0034 72 1,3888 0,3285

2 30 303 0,0033 47 2,7276 0,7550

3 35 308 0,0032 30 3,3333 1,2039

4 40 313 0,00319 22 4,5454 1,5141

5 49 322 0,0031 16 6,25 1,8305



Вывод: реакция протекает быстрее при повышении температуры.