Вхід в УЧАН Анонімний форум з обміну зображеннями і жартами.



Додати книгу на сайт:

Скачати одним файлом. Книга: ПЕРЕДМОВА

ІХ. ХІМІЧНА КІНЕТИКА І КАТАЛІЗ

1. ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ РОЗКЛАДУ ТІОСУЛЬФАТНОЇ КИСЛОТИ

Для роботи необхідно:  0,1 моль/л розчин ; 1 моль/л ; штатив з пробірками; бюретка; секундомір.

Тіосульфатна кислота утворюється при взаємодії тіосульфату натрію з сульфатною кислотою:

Реакція протікає дуже швидко. Розклад тіосульфатної кислоти проходить відносно повільніше:

Дослід 1. Залежність швидкості розкладу тіосульфатної кислоти від її молярної концентрації

У три пробірки наливають із бюреток розчин  з молярною концентрацією с₁= 0,1 моль/л і дистильовану воду в об’ємах, що вказані в табл. 1. У другі три пробірки наливають із бюреток по 0,005 л розчину  (с()= 1 моль/л). Зливають попарно приготовлені розчини  і , перемішують і відмічають за секундоміром час (t) від моменту зливу розчинів до помутніння у результаті появи осаду сірки.

Молярну концентрацію тіосульфату натрію с₂() і початкову молярну концентрацію тіосірчастої кислоти с() у приготовлених сумішах розраховують за формулою:

,

де V() – об’єм розчину тіосульфату натрію, який додали, л;

V_{(суміші)} – об’єм суміші, що досліджується, л.

Таблиця 1

№ досліду	Об’єми розчинів, 10-3м3			с(H2S2O3) у суміші, що досліджується, кмоль/м3	t, с
	Na2S2O3	Н2О	H2SO4
1.	0,001	0,004	0,005	0,01
2.	0,003	0,002	0,005	0,03
3.	0,005	0,000	0,005	0,05

Роблять висновки про вплив молярної концентрації тіосірчастої кислоти на швидкість протікання реакції, порівнюючи час від моменту зливання розчинів до помутніння у результаті появи осаду сірки.

Дослід 2. Залежність швидкості розкладу тіосульфатної кислоти

від температури

У три пробірки наливають по 0,005 л розчину з молярною кон-
центрацією с() = 0,1 моль/л, у три інші – по 0,005 л розчину  з с() = 1 моль/л. Поміщають усі пробірки у стакан з водою і через
5 хвилин, вимірявши температуру води у стакані, зливають вміст однієї пари пробірок з розчинами  і , відмічають час t від моменту злива розчинів до помутніння у результаті появи осаду сірки. Потім приливають у стакан трохи гарячої води, щоб температура збільшилась приблизно на 10 К. Витримують розчини  при цій температурі 5 хвилин і зливають вміст другої пари пробірок із розчинами: і , відмічаючи час від моменту зливу розчинів до помутніння у результаті появи осаду сірки. Дослід з останньою парою пробірок проводять при температурі приблизно на 20 К вище початкової. Результати заносять у табл. 2.

Таблиця 2

№ дослідів	Температура, К	t, с
1.
2.
3.

Роблять висновок про вплив температури на швидкість хімічної реак-
ції, будуючи графік залежності .

2. КАТАЛІТИЧНИЙ ВПЛИВ ЙОНІВ ФЕРУМУ НА ШВИДКІСТЬ ОКИСЛЕННЯ ЙОДИСТОВОДНЕВОЇ КИСЛОТИ ПЕРСУЛЬФАТОМ АМОНІЮ

Для роботи необхідно:  0,5 моль/л розчини КІ, Н₂SO₄, СuSO₄, FeSO₄, (NH₄)₂S₂O₈; термостат; холодильник; дистильована вода; розчин крохмалю; конічні колби на 250 мл, піпетка.

Реакція окислення йодистоводневої кислоти персульфатом амонію можна описати рівнянням:

.

Ця реакція відбувається повільно. При наявності каталізатора – йонів міді і заліза – ця реакція істотно прискорюється.

У роботі експериментально визначають вплив йонів заліза і міді на швидкість окислення.

Виконання роботи

Попередньо готують по 300 мл водних розчинів: 1) 0,12 н. КІ; 2) 0,025 н. Н₂SO₄; 3) 0,0005 н. СuSO₄ (0,062 г/л СuSO₄); 4) 0,0005 н. FeSO₄
(0,07 г/л FeSO₄×7H₂O); 5) 0,1 н. (NH₄)₂S₂O₈. Всі ці розчини з дистильо-
ваною водою ставлять у термостат, температура якого 298 К.

Одночасно у холодильник або в сніг ставлять дистильовану воду.

За допомогою піпеток готують реакційні суміші, як зазначено в табл. 1.

У всіх трьох випадках останнім вливають в розчин йодид калію. Мо-
мент вливання йодиду калію (внаслідок чого утворюється НІ) вважають початком реакції. Суміш у кожній колбі швидко розмішують і ставлять у термостат.

Таблиця 1

Склад реакційної суміші

№ реак-ційної суміші	Об’єм розчину в суміші, 10-6 м3
	Дистильо-вана вода	(NH4)2S2O8	Н2SO4	СuSO4	FeSO4	КІ
1	100	50	50	-	-	50
2	50	50	50	50	-	50
3	50	50	50	-	50	50

Через 3, 6, 10, 20, 40, 60 хв. відбирають по 20 мл суміші, вливають у конічну колбу на 250 мл, в яку добавляють приблизно 100 мл охолодженої води, і титрують 0,01 н. розчином тіосульфату натрію при наявності крох-
малю. Момент відбирання проби відмічають точно за годинником. Титру-
вання дає змогу визначити кількість йоду, що утворився при реакції.

Результати титрування заносяться у табл. 2.

Таблиця 2

 

Результати  титрування

№ розчину	Об’єм розчину Nа2S2O8, що пішов на титрування проби, мл, відібраної через певний час, с
	180	360	600	1200	2400	3600

За даними експерименту будують графік у координатах: об’єм роз-
чину тіосульфату натрію, що пішов на титрування (мл), час (хв), на основі яких оцінюють каталітичний вплив йонів міді та феруму.

3. ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОЛІЗУ КРОХМАЛЮ В ПРИСУТНОСТІ СОЛЯНОЇ КИСЛОТИ

Для роботи необхідно: 10% розчин НСl; 10% розчин NaOH; крохмаль; 1% розчин CuSO₄; глюкоза; штатив з пробірками; колби на 250 мл; спиртівка.

У колбу із зворотним (повітряним) холодильником налити 30 мл 1% розчину крохмалю, додати 15 мл 10% розчину соляної кислоти, довести до кипіння і кип’ятити протягом 10 хвилин. Обережно охолодити колбу проточною водою. Із вмістом колби (гідролізатом) проробити реакції: а) на крохмаль; б) на глюкозу (реакція Тромера).

а) Відібрати в чисту пробірку 10 крапель гідролізату і додати 1–2 краплі йоду. Поява синього кольору вказує на наявність крохмалю (реакція позитивна), відсутність синього кольору вказує на те, що відбувся гідроліз крохмалю і утворилися продукти гідролізу – мальтоза (реакція негативна).

б) У пробірку налити 5 крапель гідролізату, додати 8 крапель 10% розчину NaOH і сульфату купруму CuSO₄ (1% розчин) до появи осаду гідроксиду міді (ІІ) блакитного кольору. Пробірку нагріти на полум’ї пальника. Поява жовтого кольору, що переходить у червоний, свідчить про наявність продуктів гідролізу крохмалю – мальтози і глюкози.

4. ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОЛІЗУ КРОХМАЛЮ В ПРИСУТНОСТІ ФЕРМЕНТІВ І СОЛЯНОЇ КИСЛОТИ ПРИ ТЕМПЕРАТУРІ 310 К

Для роботи необхідно: розчин крохмалю; розчини ферментів; водяна баня; штатив з пробірками; спиртовий розчин йоду; розчин соляної кислоти.

У 5 пробірок налити по 2 мл розчину крохмалю. В 1 пробірку додати
1 мл слини (або іншого ферменту), розведеної в 2 рази, в 2 – розведеної в
4 рази, в 3 – в 8 раз, в 4 – 1 мл соляної кислоти,  в 5 – 1 мл води (5 пробірка служить контролем). Усі пробірки поставити у водяну баню при тем-
пературі 310 К на 10 хвилин. Після охолодження вміст кожної з них розлити у 2 чисті пробірки і проробити реакції на крохмаль з йодом і реакцію Тромера,  аналогічно а), б) ІХ.3.

Результати досліджень занести в таблицю:

№ п/п	Субстрат	Ката- лізатор	Темпе-ратура, К	Реакція на крохмаль	Реакція Тромера	Чи відбувається гідроліз?

5. ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ РОЗКЛАДУ ПЕРОКСИДУ ВОДНЮ ГАЗОМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ

Для роботи необхідно: Установка (рис.1.), перексид водню, термостат.

Пероксид водню в водних розчинах повільно розкладається по рівнянню:

.

У присутності катіонів і аніонів деяких органічних речовин, а також ряду твердих речовин розклад перекису водню значно прискорюється. Тому ця реакція у водних розчинах може бути гомогенною або гетерогенною каталітичною реакцією в залежності від взятого каталізатору.

За ходом реакції спостерігають по зміні об’єму кисню, що виділяється через різні проміжки часу від початку реакції.

ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

Реакційну посудину 1 наповнити розчином каталізатору таким чином, щоб висота повітряного простору між рівнем рідини і корком не перебільшувала 2 см і помістити його в термостат 4 при певній заданій температурі. Зрівнювальну склянку 3 і бюретку 2 наповнити водою. Рівень води в бюретці встановити на рівні верхнього крану.

Після 30 хвилин термостатування в реакційну посудину налити певну кількість пероксиду водню. Розчин ретельно розмішати скляною паличкою і реакційну посудину закрити корком.

Верхній кран на протязі 1-2 хв. тримати відкритим (для витіснення повітря, що виділяється киснем з реакційної посудини), потім його закрити, з’єднавши таким чином реакційну посудину з газовою бюреткою. Встановити одинакові рівні рідини в бюретці і зрівняльній склянці, провести перший вимір і записати рівень на бюретці і час. Кожна послідуюча зміна супроводжується таким записом, причому рівень рідини в бюретці і зрівняльній склянці підтримують одинаковим. Рівень рідини в бюретці записується через 2-5 хв. (чим вище температура, тим менший час між вимірами). Після того, як реакція практично припиниться, реакційну посудину помістити в киплячу водяну баню і витримати  в ній до повного розкладу пероксиду водню (біля 30 хв.). Реакція вважається закінченою, якщо рівень газу в бюретці перестає змінюватись. При кип’ятінні на водяній бані зрівняльну склянку тримають у найбільш високому положенні.

Після повного розкладу пероксиду водню реакційну посудину охолодити до температури термостату, витримати в ньому на протязі 25-30 хв. і при одинакових рівнях рідин у бюретці і в зрівняльній склянці заміряти рівень рідини в бюретці.

При обробці експериментальних даних за початок реакції приймати третій або четвертий вимір (тобто вимірювання в умовах режиму, що встановився). Визначають інтервал часу від початку реакції до кожного послідуючого вимірювання t і об’єми кисню, що виділився при проходженні цих інтервалів а_t.

По одержаних даних побудувати графіки залежності:

1.Рівності об’ємів кисню від часу (час у хвилинах).

.

2.Тобто , по якому знаходять порядок реакції.

3.Логарифму швидкості реакції через різні проміжки часу від логарифму різниці об’ємів кисню, що виділився .

Далі проводять обрахунок величини константи швидкості реакції за рівнянням

,

де а_¥ - об’єм кисню, що виділився після розкладу пероксиду водню (визначається як різниця рівней у бюретці в момент, прийнятий за початок реакції, і після кипіня Н₂О₂ до повного розкладу). Результати представити у вигляді 4-х графіків і таблиці.

Температура досліду___________

Каталізатор___________________

Кількість перекису водню_______

№ вимі-рювань	Час вимі-рюваня, с	Час від початку реакції, с	Рівень рідини в бюретці, мл	Об’єм газу, що виділи-вся, м3	Швид-кість реакції				К

6. ФОТОХІМІЧНИЙ РОЗКЛАД Н₂О₂

Для роботи необхідно:установка (рис.1), перексид водню.

Фотохімічний розклад Н₂О₂ являється типовим ланцюговим процесом, механізм якого можна представити таким чином:

 - реакція зародження ланцюга;

 - цикл регенерації;

 - реакція розгалуження;

 - реакція обриву ланцюга.

Виділення кисню відбувається в результаті реакції

Ця реакція відноситься до ланцюгових реакцій з „виродженими розгалуженнями”. В даному процесі розгалуження здійснюється фотохімічно за рахунок підводу енергії ззовні. Відносно стійким проміжним продуктом являється вільний радикал ОН^-. Кінетика цієї реакції виражається рівнянням: , де

φ  -  константа наростання, що характеризує швидкість розгалуження;

τ – час.

Логарифмування його дає . Це рівняння прямої в системі координат .

Перед початком роботи необхідно по термодинамічним функціям розрахувати теплові ефекти елементарних стадій реакції та оцінити принципову можливість їх здійснення. Робота проводиться на установці, схема якої приведена на рис.1.

Послідовність виконання роботи

Рис. 1. Схема установки для вивчення кінетики фотохімічного розкладу Н2О2

Установка складається з кварцової колби 1, яка пропускає ультрафіолетові промені, зворотнього холодильника 5, градуйованої газової бюретки 3, зрівнювальної склянки 4 та ртутнокварцевої лампи 2. Кварцеву колбу 1 з розчином Н₂О₂ зєднати із зворотним холодильником 5 і встановити проти отвору 6 і захисного щитка 7. Відкрити кран 8 і рівень рідини в бюретці 3 при допомозі зрівнювальної склянки 4 поставити на нуль. Пустити воду в холодильник і дочекати моменту, коли встановиться рівень рідини в газовій бюретці при закритому крані 8. Рівень рідини, що змінився в бюретці, встановити відкриттям крану 8. Цим досягається сталість тиску, що рівний атмосферному. Після вирівнювання рівней при закритому крані 8 включається одночасно ртутнокварцева лампа і секундомір. Перший підрахунок записати після того, коли виділяться 1,0 -1,5 см³ кисню, потім через 3 хв., коли швидкість виділення газу досягне 1 см³/хв., підрахунки вести через хвилину. При підрахунку об’єму газу , необхідно вирівняти рівні рідин в зрівнювальній склянц і газовій бюретці.

Дослід припинити, коли виділиться 75-100 см³ газу. Дослідні дані записати в таблицю:

№ вимірювань	Час від початку р-ції, с	Покази бюретки	Об’єм О2, що виділився,м3	Швидкість р-ції, м/с	lgv

При обробці експериментальних даних побудувати графік в системі координат . Ця залежність необхідна для розрахунку швидкості. Швидкість у різні моменти часу визначається

.

Інтервал часу  брати рівним 2 хвилини. Аналітична залежність швидкості від часу виражається рівнянням

, що в логарифмічній формі .

Для знаходження емпіричних констант А і φ побудувати графік залежності v і τ і по наростаючій кривій взяти значення v в різні моменти  часу і накреслити графік у системі координат .

Величина φ визначається як тангенс кута нахилу одержаної прямої до осі τ, а  - як відрізок, що відтинається прямою на осі  при значенні .

Книга: ПЕРЕДМОВА

ЗМІСТ

1.	ПЕРЕДМОВА
2.	І. ОБРОБКА ТА ОФОРМЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ
3.	ІІ. ПРАВИЛА РОБОТИ В ЛАБОРАТОРІЇ з ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ І ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ
4.	ІІІ. АГРЕГАТНИЙ СТАН РЕЧОВИН
5.	I. ХІМІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА
6.	V. ПОВЕРХНЕВІ ЯВИЩА (ПОВЕРХНЕВА ЕНЕРГІЯ, ПОВЕРХНЕВИЙ НАТЯГ ТА АДСОРБЦІЯ НА МЕЖІ РОЗДІЛУ ФАЗ)
7.	VI. РОЗЧИНИ НЕЕЛЕКТРОЛІТІВ
8.	VII. РОЗЧИНИ ЕЛЕКТРОЛІТІВ
9.	2. BИЗНАЧЕННЯ РОЗЧИННОСТІ МАЛОРОЗЧИННИХ СПОЛУК
10.	VIII. ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЕЛЕКТРОДНІ ПОТЕНЦІАЛИ
11.	ІХ. ХІМІЧНА КІНЕТИКА І КАТАЛІЗ
12.	Х. ФІЗИКОХІМ ІЯ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ.
13.	ХІ. БІОГЕННІ ЕЛЕМЕНТИ
14.	КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДО КОЛОКВІУМІВ
15.	Додатки
16.	Cписок літератури

На попередню



Додати в закладки

  
Переклад Translate