Влияние концентрации реагирующих веществ на состояние
Химическое равновесие»
Выполнил(а):
Студент(ка) 1-го курса
Группы №__________________
ФИО ______________________
___________________________
___________________________
| Проверила:
_________________
|
Минск
2012
Цель работы: изучить влияние различных факторов на скорость и равновесие физико-химических процессов.
Экспериментальная часть
1. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
Ход и данные опыта
Для наблюдения зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ используем реакцию взаимодействия раствора иодата калия KIO3 (раствор А) с раствором сульфита натрия Na2SO3 (раствор Б) в присутствии серной кислоты и крахмала (индикатора на свободный йод):
или в ионной форме
.
Реакция проводится при постоянной температуре (комнатной), постоянной концентрации иодата калия и переменной концентрации сульфита натрия.
Приготовим раствор Б различных концентраций в соответствии с табл.1. Поместим в одну пробирку 20 капель раствора А, в другую-20 капель раствора Б. Сольем содержимое пробирок и отметим время появления признака реакции (синей окраски).Затем в аналогичном порядке выполним остальные варианты опытов и данные внесем в табл. 1. Вычислим относительную скорость реакции (1/t, с-1) и занесем в табл. 1.
Таблица 1.
| Номер стакана
| Объём, мл
| Относительная концентрация раствора Б (нормальность)
| Время t, с
| Относительная скорость реакции
V = 1/t, с-1
| Раствор Б
| Дистил. вода
|
|
|
| 0,02
|
|
|
|
|
| 0,0133
|
|
|
|
|
| 0,01
|
|
|
|
|
| 0,008
|
|
|
|
|
| 0,0066
|
|
|
Расчеты и анализ результатов опыта
1. Начертим график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ, откладывая по оси абсцисс относительную концентрацию раствора сульфита натрия, по оси ординат – относительную скорость реакции.
Рисунок 1. ____________________________________________________ __________________________________________________________________
2. Объясните, почему при повышении концентрации сульфита натрия изменяется (увеличивается или уменьшается) скорость исследуемой реакции? С чем это связано? _____________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Какой кинетический закон устанавливает зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ? Запишите его выражение для исследуемой реакции. Подтверждает ли полученный в опыте результат выполнение этого закона для исследуемой реакции?_______________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1.3. Вывод (о влиянии концентрации веществ на скорость реакции).
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Зависимость скорости реакции от температуры
Ход и данные опыта
Для изучения зависимости скорости реакции от температуры использовали реакцию окисления щавелевой кислоты (H2C2O4) перманганатом калия (KMnO4) в присутствии серной кислоты. Уравнение реакции имеет вид
или в ионной форме
.
Реакция проводилась при постоянной концентрации реагирующих веществ и переменной температуре (табл. 2.).
Поместим в 4 пробирки по 20 капель раствора щавелевой кислоты, в другие 4 пробирки поместим по 20 капель KMnO4 и 20 капель концентрированной H2SO4. Нагреем содержимое пробирок до температур, указанных в табл.2, сольем их и отметим время обесцвечивания растворов. Запишем в таблицу данные опыта. Относительную скорость реакции определим как 1/τ и результаты внесем в табл. 2.
Таблица 2.
| Номер опыта
| Температура t, °C
| Время от начала реакции до конца, τ, с
| Относительная скорость реакции V = 1/t, с-1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчеты и анализ результатов опыта
1. Запишем правило Вант-Гоффа. ________________________________
Рассчитаем температурный коэффициент в интервалах: 30 – 40 °С ( ), ( ), ( ), вычислим его среднее значение (γср). Выполняется ли для исследуемой реакции правило Вант‑Гоффа? От каких факторов зависит численное значение γ ?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Построим график зависимости скорости реакции от температуры, отложив по оси абсцисс температуру, по оси ординат – относительную скорость.
Рисунок 2. ___________________________________________________
__________________________________________________________________
Какой вид имеет полученная зависимость?________________________ __________________________________________________________________
3. Объясните, почему при увеличении температуры увеличивается скорость исследуемой реакции. Как это связано с изменением числа активных частиц ?___________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________Запишите уравнение Аррениуса_______________________________________
__________________________________________________________________
2.3. Вывод (о влиянии температуры на скорость реакции).____________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Зависимость скорости гетерогенной реакции от величины поверхности реагирующих веществ
Ход и данные опыта
В две пробирки поместим одинаковое количество мела и мрамора. Добавим одинаковые объемы 10 % раствора соляной кислоты. Наблюдаем выделение газа в обеих пробирках. Отметим, что в пробирке _______________________ выделение газа закончится раньше, чем в пробирке __________________________. Реакция проводилась при постоянной концентрации всех реагирующих веществ.
Анализ результатов опыта
1. Запишем в молекулярном и ионном виде уравнения реакций взаимодействия мела и мрамора с соляной кислотой, учитывая, что мел и мрамор имеют одинаковую химическую формулу CaCO3.________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Объясним различие скоростей реакций. В данном случае на увеличение скорости реакции оказывает влияние_______________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Запишем выражение закона действия масс для каждой реакции.____________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.3. Вывод (о влиянии величины поверхности реагирующих веществ на скорость гетерогенной реакции).______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Влияние концентрации реагирующих веществ на состояние
Равновесия
Ход и данные опыта
Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие исследовали при постоянной температуре на примере реакции взаимодействия хлорного железа (FeCl3) с роданидом калия (KCNS):
FeCl3 + 3KCNS Û Fe(CNS)3 + 3KCl.
Красное окрашивание роданида железа Fe(CNS)3 позволяет следить за сдвигом химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ.
Изменение интенсивности окраски полученных растворов по сравнению с цветом раствора в контрольной пробирке указывает на направление смещения химического равновесия при изменении состава равновесной системы посредством добавления определенного реагента: FeCl3, KCNS или KCl. Результаты наблюдений представлены в табл. 3.
Таблица 3
| Номер пробирки
| Добавленное вещество
| Изменение интенсивности окраски (ослаблениe, усиление)
| Направление смещения равновесия (→, ←, Û)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Контрольная
|
|
|
Анализ результатов опыта
1. Запишем кинетическое условие равновесия исследуемой реакции.
__________________________________________________________________
2. Запишем ЗДМ для прямой и обратной реакций и объясним, как изменится скорость, и какой реакции (прямой или обратной) при каждом указанном (табл. 3) изменении концентрации веществ. К чему это приводит? В каком направлении смещается равновесие в каждом случае? __________________________________________________________________
__________________________________________________________________
При увеличении концентрации __________________________________
_____________________________равновесие_сместится____________________________________________________________________________________ При увеличении концентрации ________________________________ _____________________________равновесие_сместится____________________________________________________________________________________При увеличении концентрации ___________________________________
_____________________________равновесие_сместится____________________________________________________________________________________
3. Подтверждает ли установленное в ходе опыта изменение скоростей реакций и смещение равновесия принцип Ле Шателье?_______________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Запишем выражение константы равновесия (КС) для данной равновесной системы. Зависит ли численное значение константы равновесия от концентрации реагирующих веществ?_______________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.3. Вывод(о влиянии концентрации веществ на состояние равновесия)
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
5. Влияние температуры на состояние равновесия
Ход и данные опыта
Реакцию взаимодействия иода с крахмалом можно представить в виде
иод + крахмал Û иодокрахмал .
В результате данной реакции образуется вещество сложного состава – иодокрахмал, синего цвета. Изменение интенсивности синего окрашивания иодокрахмала позволяет следить за сдвигом химического равновесия при изменении температуры.
При нагревании данной равновесной системы наблюдаем–––––––––––––
_________________________________, при охлаждении – _______________ ______________________________________________________________.
Анализ результатов опыта
1. Почему при повышении температуры в большей степени (результат опыта) увеличивается скорость обратной реакции? Объясните, как это связано с энергией активации и тепловым эффектом реакции. В каком направлении смещается равновесие?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Подтверждает ли установленное в ходе опыта изменение скоростей реакций и смещение равновесия принцип Ле Шателье?___________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Как и почему изменится численное значение константы равновесия данной реакции при повышении температуры? _________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
5.3. Вывод (о влиянии температуры на положение химического равновесия обратимой реакции).
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответы на контрольные вопросы
1. Запишите выражение ЗДМ для реакций:
а) 2S(к) + 2H2O(г) → O2(г) + 2H2S(г); б) 2NOCl(г) → 2NO(г) + Сl2(г).
Как изменится их скорость, если: для реакции «а» увеличить объем в 2 раза, для реакции «б» повысить температуру на 20К ( )? Ответ подтвердите расчетами.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Для реакции константа скорости при 288 К равна 0,475·10-3 л /( моль ∙мин), а при 298 К – 0,203 ·10-2 л /( моль∙мин). Вычислите энергию активации этой реакции и проверьте для данного примера на основании соответствующих расчетов применимость правила Вант-Гоффа.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Константа равновесия реакции СО(г) + Н2О(г) СО2(г) + Н2(г) при температуре 927 °С равна 0,74. Рассчитайте значение этой реакции при 727 °С, если равновесные концентрации веществ равны (моль/л): 0,04 (СО); 0,64 ( ); 0,16 ( ); 0,16 ( ), и установите направление смещения равновесия в системе при понижении температуры. Какая это реакция экзо- или эндотермическая? Как повлияет повышение давления в системе на смещение равновесия и численное значение константы равновесия данной реакции?
_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|