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.

Место для графика

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 KMnO₄и 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 (γ_ср). 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.

Место для графика

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_______________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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 (К_С) 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) → O_2(г) + 2H₂S_(г); б) 2NOCl_(г) → 2NO_(г) + Сl_2(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) СО_2(г) + Н_2(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: