7 зертханалық жұмыс. Химиялық реакциялардың кинетикасы
жүктеу/скачать 30,75 Kb.
|
|
№ 7 зертханалық жұмыс. Химиялық реакциялардың кинетикасы Жұмыстың мақсаты: химиялық реакцияның жылдамдығы мен оның әртүрлі факторларға: заттардың табиғатына, концентрацияға, температураға тәуелділігін зерттеу. 3.1 Теориялық кіріспе Химиялық реакциялар жылдамдығы деп бірлік уақытта әрекеттесуші зат концентрациясының өзгеруін айтады. Реакция жылдамдығы әрекеттесуші заттардың табиғатымен анықталады және процестің жүруінің шарттарына тәуелді болады (әрекеттесуші заттар концентрациясына, температураға, катализатордың қатысуына және т.б.). Реакция жылдамдығының концентрацияға тәуелділігі әрекеттесуші массалар заңымен анықталады: тұрақты температурадағы химиялық реакцияның жылдамдығы реакция теңдеуіндегі стехиометриялық коэффициенттерге тең болатын көрсеткіш дәрежесіндегі әрекеттесуші заттар концентрацияларының көбейтіндісі тура пропорционалды. Мысалы 2NO + O2 → 2NO2 реакциясы үшін әрекеттесуші массалар заңы былай жазылады мұндағы υ – химиялық реакцияның жылдамдығы; k – жылдамдық тұрақтысы; мен - әрекеттесуші заттар концентрациялары. Гетерогенді жүйедегі реакция (мысалы, С(к) + О2(г) → СО2(г)) фазалар арасындағы бөлу бетінде жүзеге асырылады. Сондықтан, тұрақты температурадағы гетерогенді реакциялардың жылдамдығы заттардың концентрациясына ғана емес, бөлу бетінің ауданына да тәуелді. Бұл реакция үшін әрекеттесуші массалар заңы былай өрнектеледі мұндағы k – жылдамдық тұрақтысы; - оттегі концентрациясы; S – фазалар арасындағы бет ауданы. Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі Вант – Гофф ережесімен сипатталады мұндағы мен - Т2 және Т1 температурадағы реакция жылдамдықтары; γ – температура 10°С-ға өскенде реакция жылдамдығының қаншалықты артатынын көрсететін температуралық коэффициент. Химиялық реакцияны жылдамдату әдістерінің бірі – реакция жылдамдығын арттыратын, бірақ өзі реакцияға түспейтін (шығындалмайтын) заттардың (катализаторлардың) көмегімен жүретін катализ процессі. Катализатор әсерінің механизмі: реакцияның активтендіру энергиясының шамасын азайтуда (яғни активті молекулалардың орташа энергиясымен бастапқы заттар молекулаларының орташа энергиясының арасындағы айырымның азаюына) негізделген. Бұл жағдайда химиялық реакция жылдамдығы артады. 3.2 Тәжірибелік бөлім 3.2.1 Химиялық реакциялар жылдамдығының заттар концентрациясына тәуелділігі Реакция жылдамдығының заттар концентрациясына тәуелділігін натрий тиосульфатының күкірт қышқылымен әрекеттесу мысалында қарастырады Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O + S. Реакция белгісі күкірттің бөлінуі нәтижесінде ерітіндінің лайлануы болып табылады. Үш бюретканы толтырыңыз: біріншісін – эквиваленттік концентрациясы 1 моль/л H2SO4 ерітіндісімен, екіншісін – эквиваленттік концентрациясы 0,05 моль/л Na2S2O3 ерітіндісімен, үшіншісін - сумен. Бюреткаларды жұмыстық жағдайға келтіріңіз. Үш пробиркаға бюреткадан 5 мл-ден H2SO4 ерітіндісін құйыңыз. Үш конустық колбаға бюреткадан: біріншісіне - 5мл Na2S2O3 ерітіндісі мен 10 мл су; екіншісіне – 10 мл Na2S2O3 ерітіндісі мен 5 мл су; үшіншісіне – 15 мл Na2S2O3 ерітіндісін құйыңыз. Уақытты белгілеп, бірінші колбаға пробиркадан 5 мл күкірт қышқылының ерітіндісін қосып, тез араластырыңыз. Ерітіндінің лайлану уақытын белгілеңіз. Қалған екі колбаға да осылай жасаңыз. Тәжірибенің нәтижелерін кестеге жазыңыз. 1 К е с т е
Милиметрлік қағазға координаталарында тәуелділік қисығын сызыңыз. Графикте υпрак мәнін белгілеңіз (салыстырмалы бірліктерде). Реакция теңдеуін жазып, берілген жағдайда реакция жылдамдығының Na2S2O3 концентрациясына тәуелділігі туралы қорытынды жасаңыз. 3.2.2 Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігін Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O + S реакцияның мысалында анықтайды. Ванг – Гофф ережесі бойынша (γ = 1,8) температура 10°Сге артқанда реакция жылдамдығы 1,8 есе артады, 20°Сде - 3,24 есе, 30°Сде - 5,832 есе және т.б. H2SO4, Na2S2O3 және су ерітінділерімен толтырылған бюреткаларды жұмыстық жағдайға келтіріңіз. Екі пробиркаға 5 мл-ден H2SO4 ерітіндісін құйыңыз. Екі конустық колбаға бюреткалардан 5 мл Na2S2O3 және 10 мл су құйыңыз. Бір колба мен пробирканы температурасы бөлмеліктен 10°С-ге жоғары суы бар стаканға қойыңыз. Қажетті температураға қыздырылғаннан кейін (5 – 7 мин кейін) ерітінділерді араластырып, лайлану уақытын анықтаңыз (2-ші тәжірибедегідей). Екінші колба мен пробирканы температурасы бөлмеліктен 20°С-ге жоғары суы бар стаканға салыңыз, 5 – 7 минуттан кейін ерітінділерді араластырып, лайлану уақытын анықтаңыз. Тәжірибе қорытындысын кестеге жазыңыз. 2 К е с т е
Милиметрлік қағазға тәуелділігін тұрғызыңыз. Осы графикте алдында есептелген υпрак мәндерін белгілеңіз. Тәжірибенің нәтижелерін қолдана отырып, прак температуралық коэффициент мәнін есептеңіз. Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі қорытындысын жасаңыз. 3.2.3 Бақылау сұрақтары мен есептер 1. Химиялық реакция жылдамдығы деген не? Ол қандай факторларға тәуелді? 2. Әрекеттесуші массалар заңы. Осы заң бойынша төменгі реакциялардың математикалық өрнегін жазыңыз: а) N2O4(г) → 2NO2(г); б) 2NO(г) + Br2(г) → 2NOBr(г); в) CaO(к) + CO(г) → CaCO3(к). 3. Температура өзгергенде химиялық реакция жылдамдығы қалай өзгереді? Неліктен? 4. Активтендіру энергиясы деген не? 5. Гетерогенді жүйелерде химиялық реакция жылдамдығы қандай факторларға тәуелді? 6. Катализатор деген не? Химиялық реакция жылдамдығына катализатор қандай әсер етеді? Неліктен? 7. Реакция реті деген не? Бірінші реттік реакцияның кинетикалық теңдеуін жазыңыз. 8. Бірінші реттік реакция үшін графикалық тәуелділігін тұрғызыңыз. жүктеу/скачать 30,75 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||