Лабораторная работа № 3б

Тема: Кинетика

Цель работы: Изучить влияние температуры на скорость химической реакции

Химические реакции протекающие в растворе:

Нерастворимая сера выделяется в виде мути.

Экспериментальная часть:

1. Приготовить пробирки № 1, 2, 3, 4 и налить из бюретки по 5 мл раствора тиосульфата.

2. Приготовить пробирки № 1а, 2а, 3а, 4а и налить по 5 мл раствора серной кислоты.

3. Приготовить 4 стакана с водой. В 1 стакане температура воды комнатная. Во 2 стакане температура выше на 12-13⁰С, чем в первом. В третьем стакане температура выше, чем во втором на 12-13⁰С и в четвертом стакане температура выше, чем в третьем на 12-13⁰С.

4. Поместить в каждый стакан по паре пробирок 1 и 1а, 2 и 2а, 3 и 3а, 4 и 4а и выдержать 5 минут.

5. Слить содержимое пробирок №1 и 1а и отсчитать время протекания реакции. Проделать это с каждой парой пробирок и данные опытов занести в таблицу.

№ п/п	Температура 0С	Время τ (сек)	Скорость реакции υ = 1/τ
	tкомн
	tкомн +10
	tкомн +20
	tкомн +30

6. Нарисовать графическую зависимость скорости реакции от температуры.

На оси абсцисс отложить значение температуры, на оси ординат – скорость.

 

 

.Посчитать температурный коэффициент Вант-Гоффа, используя формулу:

7. Сформулировать вывод.

 

 

Тест к теме «Кинетика»:

1. Температурный коэффициент реакции равен 3. При охлаждении системы на 20 градусов скорость химической реакции:

а. уменьшится в 9 раз

б. уменьшится в 3 раза

в. увеличится в 9 раз

г. уменьшится в 6 раз.

2. Уравняйте уравнения реакций и соотнесите реакции по их суммарному порядку

а. 1 порядок

б.2 порядок

в. 3 порядок

г. 4 порядок

1. NaCl → Na⁺+Cl^-

2. C₂H₄ +H₂→ C₂H₆

3. SO₂ + O₂ → SO₃

4. N₂ + 3H₂→ 2NH₃

3. Первый порядок имеет реакция:

а. С₂Н₆ → С₂Н₄ + Н₂

б. С₂Н₄ + Н₂→ С₂Н₆.

в. С₂Н₂ + 2Н₂→ С₂Н₆

г. 3С₂Н₂ → С₆Н₆

4. Второй порядок имеет реакция:

а. С₂Н₄ + Н₂→ С₂Н₆.

б. С₂Н₂ + 2Н₂→ С₂Н₆

в. С₂Н₆ → С₂Н₄ + Н₂

г. 3С₂Н₂ → С₆Н₆

5. Установите соответствие между свободной энергией Гиббса (G) и константой равновесия (Кр):

а. Δ G=0

б. Δ G> 0

в. Δ G< 0

1. Кр=1

2. Кр=0, 001

3. Кр=2

4. Кр=0

6. Количественное влияние температуры на скорость химической реакции выражается:

а. уравнением Аррениуса

б. принципом Ле Шателье

в. законом Гесса

г. законом действующих масс

7. При повышении давления в системе в 3 раза скорость реакции 2СO + O₂ → 2СO₂

возрастает в__________ раз.

8. Равновесие экзотермической реакции при повышении температуры смещается в сторону:

а. исходных веществ

б. продуктов реакции

9. Равновесие реакции N₂+3H₂→ 2NH₃ при повышении температуры смещается в сторону:

а. исходных веществ

б. продуктов реакции

10. Коферменты входят в состав

а. протеинов

б. протеидов

Примеры решения задач по теме «Кинетика»

Задача 1. Напишите выражение для скорости прямой и обратной реакции и уравнение для константы равновесия процесса:

3СО + 7Н₂ ↔ С₃Н₈ + 3Н₂О(г)

В какую сторону сместится равновесие при повышении давления?

Решение. Скорость прямой реакции v=[СО]³ [H]⁷, суммарный теоретический порядок реакции =10, скорость обратной реакции v=[С₃Н₈] [H₂O]³, суммарный порядок =4. К_р=[С₃Н₈][H₂O]³/[СО]³[H]⁷. При повышении давления равновесие сместится в сторону образования конечных продуктов реакции, так как число моль газов в ходе прямой реакции уменьшается.

Задача 2. Как изменится скорость прямой реакции, если увеличить давление в системе в 4 раза: CO + O₂ «CO₂?

Решение. Уравняем реакцию 2CO + O₂ «2CO₂. Изменение давления в 4 раза соответствует повышению концентрации газообразных веществ в 4 раза.

v₁/v=к [4СO]²[4O₂]/к [СO]²[O₂], где v1- это скорость реакции после изменения условий, а v – начальная скорость реакции.

Скорость прямой реакции 2СO + O₂ «2СO₂, увеличится в 4³= в 64 раза.

Задача 3. Один из двух одинаковых препаратов хранили на полочке при 25^оС, а другой в холодильнике при 5^оС. Во сколько раз будет меньше скорость распада препарата при хранении его в холодильнике (γ =3)? Во сколько раз будет меньше скорость распада препарата, если его хранить в морозильной камере при температуре –15^оС?

Решение. Из закона Вант-Гоффа следует, что:

v/v_o= γ ^(25-5)/10=3²=9, где v_o – это скорость при +5^оС, а v – при +25^оС

v/v_o= γ ^25-(-15)/10=3⁴=81, где v_o – это скорость при -15^оС, а v – при +25^оС.

 

Задача4. Время полураспада 20 минут. Рассчитайте константу скорости для реакции первого порядка. Рассчитайте время жизни исходного соединения.

Решение. Период полураспада τ =0, 693/k, k=0, 693/ τ = 0, 693/ 20 = 03465(мин)^-1 время жизни t=1/k = 1/0, 03456 =28, 935 мин~29 мин. τ =0, 693/t

Задача 5. Обратимая реакция описывается уравнением: A+B «C+D. Смешали по 2.5 моля всех веществ (A, B, C и D). После установления равновесия в смеси обнаружено 1, 5 моль вещества C. Найдите константу равновесия.

Решенеие. Если [C]=1.5 моль/л, [D] тоже =1.5 моль/л. Δ [C]=1 моль/л Δ [A]= Δ [B]= - 1моль/л, т

Тогда [A] = [B] = 2, 5-(-1)моль/л=3, 5 моль/л. К_р=[C][D] [A][B]= 1, 5х1, 5 3, 5х3, 5=0, 184

 

Задачи к теме «Кинетика» для самостоятельного решения:

1. Напишите выражение для скорости прямой и обратной реакции процесса синтеза аммиака: N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ Определите порядок этих реакций. Нарисуйте зависимость скорости реакции от концентрации водорода и от концентрации азота.
2. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции Zn(тв.) + HCl «ZnCl₂ + H₂, если уменьшить концентрации реагентов в 3 раза?
3. Как изменится скорость обратной реакции, если увеличить давление в 3 раза в системе: H₂ + Cl₂ «HCl?
4. Рассчитайте по уравнению Вант-Гоффа во сколько раз изменится скорость реакции гидролиза жира при увеличении температуры на 60^о (γ =2).
5. Равновесие реакции N₂ + 3H₂ «2NH₃ устанавливается при следующих концентрациях: [N₂] = 0, 01моль/л, [H₂] = 2, 0моль/л, [NH₃] = 0, 4моль/л. Рассчитайте константу равновесия и исходные концентрации азота и водорода.