Скорость химических реакций. Катализ и химическое равновесие
Опыт 1. Зависимость скорости реакции от температуры
В ходе опыта смешали 20 мл раствора 0,5%-ного раствора серной кислоты и 20 мл 0,5%-ного раствора серноватистокислого натрия, предварительно измерив температуру растворов. Стаканчик со смесью был поставлен на лист линованной бумаги. В результате реакции: Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + S↓ + SO2↑ + H2O наблюдалось помутнение смеси. Был отмечен отрезок времени до условного окончания процесса.
Затем опыт был проделан ещё два раза, но температура растворов была поднята на 10˚C и 20˚C относительно первоначальной. Результаты измерений занесены в таблицу 1.
Табл. 1.
№ опыта |
Температура растворов, ˚C |
V(H2SO4), мл |
V(Na2S2O3), мл |
Время, с |
Условная скорость реакции |
1 |
20 |
20 |
20 |
90 |
1,11 |
2 |
30 |
20 |
20 |
20 |
5 |
3 |
40 |
20 |
20 |
10 |
10 |
По данным таблицы можно рассчитать температурный коэффициент Вант-Гоффа для данных реакций:
;
Вывод: Температурный коэффициент Вант-Гоффа для реакции разложения пероксида водорода равен 3,25.
Опыт 2. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ при постоянной температуре
В один стаканчик налили 10 мл 0,5%-ного раствора серной кислоты. В другой налили 10 мл раствора серноватистокислого натрия и 20 мл дистиллированной воды. К раствору кислоты одновременно прилили воду и раствор соли и отметили по часам продолжительность опыта. Далее опыт был повторен с изменением концентрации соли: 20 мл раствора на 10 мл воды, 30 мл раствора соли.
Результаты измерений занесены в таблицу 2.
Табл. 2.
№ опыта |
H2SO4, мл |
Na2S2O3, мл |
H2O, мл |
Время, с |
Усл. скорость реакции v |
1 |
10 |
10 |
20 |
110 |
0,909 |
2 |
10 |
20 |
10 |
50 |
2 |
3 |
10 |
30 |
- |
35 |
2,857 |
По данным измерений можно определить порядок реакции n по скоростям, соответствующим двум различным концентрациям (метод Вант-Гоффа).
В результате вычислений получилось:
n1 = 1,1375; n2 = 0,8797; nср = 1,008 ≈ 1.
Вывод: порядок реакции n по скоростям, соответствующим двум концентрациям близок к 1.
Опыт 3. Скорость химических реакций в гетерогенных системах
В две пробирки налили соляную кислоту. Затем в одну из них положили кусочек мрамора, а в другую – такой же кусочек, растёртый в порошок. В обеих пробирках проходила реакция:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑.
Наблюдалось выделение газа. В пробирке, в которую был насыпан порошок, реакция проходила быстрее. Это объясняется тем, что площадь поверхности, на которой происходило взаимодействие веществ, была больше, чем в пробирке с цельным кусочком мрамора.
Вывод: в гетерогенных системах скорость реакции зависит от площади поверхности реагирующих веществ.
Опыт 4. Гетерогенный катализ.
а) Разложение пероксида водорода H2O2 происходит и при комнатной температуре, но довольно медленно:
H2O2 → H2O + ½O2.
Процесс разложения можно ускорить введением катализатора MnO2.
В 2 мл 3%-ного раствора H2O2 всыпали щепотку оксида марганца (IV). Скорость реакции существенно возросла, наблюдалось бурное выделение пузырьков газа.
Смотрите также
Химия пищеварения рационального питания
...
Расчет численности работающих.
Численность
трудящихся проектируемого объема рассчитывается по категориям и группам
работников: основные рабочие, вспомогательные рабочие (включая дежурный и
ремонтный персонал), инженерно-техничес ...
Заключение
Результаты термодинамического расчета показали, что каталитическая
добавка сажи значительно снижает и по сравнению с исходным
составом, снижает содержание в продуктах сгорания конденсированных вещ ...