Пиши Дома Нужные Работы


Энергия активации: 38 кДж/моль

Кинетика химических реакций

Цель работы.

Изучение кинетики реакции: H2SO4 + Na2S2O3 ® Na2SO4 + SO2 + H2O +S¯

1.Выявление зависимости скорости реакции взаимодействия раствора серной кислоты постоянной концентрации и раствора соли [тиосульфат натрия (Na2S2O3)] переменной концентрации от концентрации соли. Определение кинетического порядка реакции по соли.

2.Установление зависимости скорости реакции от температуры. Определение энергии активации а) и температурного коэффициента (g ) реакции.

Для выполнения и защиты лабораторной работы студент должен знать:

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ при постоянной температуре (ЗДМ – закон действующих масс):

v = k(T)×Cкx×Ccy , где

v -скорость реакции;k(T) – константа скорости реакции (постоянная величина при Т= const); Cки Cc – концентрация кислоты и соли [ ]; x, y – кинетический порядок реакции по кислоте и соли (стехиометрические коэффициенты в молекулярном уравнении); (x + y)- суммарный кинетический порядок реакции

 

Зависимость константы скорости реакции от температуры (уравнение Аррениуса):

, где

Еа – энергия активации реакции [ ]; Т– температура [К]; R = 8,314 [ ] - универсальная газовая постоянная, А частотный фактор

Температурный коэффициент (Вант-Гоффа) реакции g : g=

Выполнение работы

Измерение скорости реакции v: v = 1 / t (с-1)- скорость реакции;v ~ ∆С / ∆ t

t (с)время протекания реакции - время между моментом сливания растворов кислоты и соли, и моментом визуальной регистрации образования осадка серы (помутнение раствора). Измеряется секундомером с точностью ±0.5 с.

Поскольку скорость исследуемой реакции является функцией трех параметров (температура, концентрации реагентов - соли и кислоты), то, изучая кинетику реакции, определяют влияние на скорость реакции только одного параметра, два других не меняют, оставляя их постоянными.

1. Экспериментальное определение зависимости скорости реакции от концентрации соли (Ск–const; Т–const).

- Расчет объемов реагентов. Суммарный объем растворов реагентов во всех опытах равен 25 см3. Объем раствора кислоты во всех опытах равен Vк = 5 см3к–const).

Для приготовления различных значений концентрации водных растворов соли, остальной объем (20 см3) будут составлять раствор соли Vс, с концентрацией С0= 0.5 , и объем воды Vв, т.е. Vс + Vв = 20 см3.Из соотношения Сс(Vc + Vв + Vк) = С0Vcследует, что Сc = 0,02Vc.Зная значение концентрации раствора соли Сcнеобходимое для приготовления и выполнения опыта, объём соли Vcопределяют из соотношения Vc = Сc / 0,02. Объём воды , необходимый для добавления к Vc,чтобы приготовить раствор соли нужной концентрацииСс, находят из соотношения Vв = 20 - Vc [ см3 ].

- Выполнение измерений. При помощи бюреток с водой, раствором соли и кислоты помещают:

- в измерительный стакан соответствующие объемы воды и раствора соли (Vс + Vв = 20 см3)

- в пробирку раствор кислоты (Vк = 5 см3)

- приливают раствор кислоты из пробирки в измерительный стакан и по секундомеру определяют время протекания реакции.

- результаты измерений и расчетов вносят в таблицу 1

- по экспериментальным точкам строят график v=f(Cc)

- по виду графика определяют кинетический порядок реакции по соли (y)

Таблица 1

Сс Vc = Сc / 0,02 Vв= 20 - Vc Vк t v = 1 / t v ·102
  моль/л см3 см3 см3 с с-1 с-1
0,09          
0,19          
0,30          
0,38          

Пример заполнения табл.1

Сс Vc Vв Vк t v = 1 / t v ·102
  моль/л см3 см3 см3 с с-1 с-1
0,10 0,01219 1,22

Пример построения графика по данным табл.1

Порядок реакции по соли равен 1.

 

2. Экспериментальное определение зависимости скорости реакции от температуры (Ск–const; Сс –const).

- Выполнение измерений. Измерение скорости реакции определяют так же, как и в первой части работы, при выполнении следующих условий:

- определение скорости реакции проводят при различных температурах, для чего перед измерением стакан с раствором соли и пробирку с раствором кислоты помещают в водяной термостат (10°C - 60°C) на 3-5 мин. Температура растворов контролируется по термометру;

-после стабилизации температуры растворов их сливают и по секундомеру определяют время протекания реакции.

- результаты измерений и расчетов заносят в таблицу 2;

- по экспериментальным точкам строят график v=f(Т), из которого определяют температурный коэффициент реакции g;

- по экспериментальным точкам строят график lnv=f(1/Т), из которого определяют энергию активации реакции Еа

Таблица 2

t T= t+273 1/T (1/T)·103 t v = 1 / t ln v v ·102
  °C K K-1 K-1 c с-1 - с-1
               
               
               
               

Пример заполнения табл.2

t T 1/T (1/T)·103 t v = 1 / t ln v v ·102
  оC K K-1 K-1 c с-1 - с-1
0,003195 3,20 0,03030 -3,50 3,03

Пример построения графиков по данным табл.2

Пример нахождения температурного коэффициента реакции γ:(среднее из 3-х значений γi).

Из графика v=f(Т)для V40и V30 . Также находятγ для V30 / V20 и V50 / V40,а затемγ,как среднее из 3-х найденных значений.

Пример нахождения энергии активации Еа :

Из графика lnv=f(1/Т)

lnv2 = - 4,4, lnv1 = - 3,5; 1/Т2 = 3,4∙10-3, 1/Т1 = 3,2∙10-3

Еа =8,314 ∙│-4,4 – (-3,5)│/│3.4 – 3,2│∙10-3 =8,314 ∙ 0.9/0.2∙10-3 = 37900 Дж/моль ≈ 38кДж/моль

Энергия активации: 38 кДж/моль






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.