7_Kinetyka reakcji chemicznych

Materiały dydaktyczne do zajęć wyrównawczych z chemii
KINETYKA REAKCJI CHEMICZNYCH
ćwiczenie 1. Wpływ stężenia na szybkość reakcji rozkładu tiosiarczanu sodu
Sprzęt i odczynniki:
Pipety wielomiarowe: 5cm3, 10 cm3, zestaw probówek, stoper;
0,25M kwas siarkowy (VI) - (H2SO4), 0,25 M tiosiarczan sodowy - (Na2S2O3)
Wykonanie ćwiczenia:
1. Do pięciu ponumerowanych od 1-5 probówek odmierzyć po 6 cm3
0,25 M H2SO4 ,
2. Do kolejnych pięciu probówek (również ponumerowanych od 1-5) odmierzyć
odpowiednie ilości tiosiarczanu sodowego o stężeniu 0,25M (patrz tabela) i wody
destylowanej. Obliczyć stężenie tiosiarczanu sodowego w każdej probówce.
3. Do zlewki nr l z tiosiarczanem wlać zawartość zlewki nr l z kwasem siarkowym
(VI), włączając jednocześnie stoper. Powstały roztwór delikatnie wymieszać
kołysząc probówką. W momencie wystąpienia opalescencji (zmętnienia
roztworu) zatrzymać stoper, odczytać czas w sekundach i wyniki zanotować
w tabeli.
4. Identycznie postępować z kolejnymi probówkami o numerach 2,3,4,5.
Nr probówki
Objętość
roztworu
Na2S2O3
(w cm3)
Objętość
Czas
wody
przebiegu
destylowanej
reakcji
(w s)
(w cm3)
1.
6
0
2.
4
2
3.
3
3
4.
2
4
5.
1
5
Stężenie
roztworu
Na2S2O3
Szybkość
reakcji v =
l/t (w s-1)
5. Obliczyć szybkość reakcji w jednostkach umownych, korzystając ze wzoru v = l/t,
gdzie t oznacza czas reakcji,
6. Sporządzić wykres zależności szybkości reakcji w funkcji stężenia roztworu v =
f(c).
Dyskusja wyników:
1. Na podstawie wzoru strukturalnego tiosiarczanu sodowego wyjaśnij czy atomy
siarki są w jednakowy sposób związane z resztą cząsteczki?
2. Jaki jest stopień utlenienia poszczególnych atomów siarki, a jaki jest średni
stopień utlenienia siarki w tym związku?
3. Napisz równanie reakcji tiosiarczanu sodu z kwasem siarkowym (VI)
4. Co powoduje opalescencję roztworu po podaniu kwasu siarkowego (VI)?
5. Jaki wniosek w oparciu o sporządzony wykres można wyciągnąć odnośnie
wpływu stężenia na szybkość reakcji?
6. Co stałoby się z szybkością badanej reakcji, gdyby stężenie tiosiarczanu malało?
7. Czy wzrost stężenia kwasu siarkowego (VI) spowodowały podobną zmianę
szybkości reakcji?
ćwiczenie 2. Wpływ temperatury na szybkość reakcji rozkładu tiosiarczanu
sodowego
Sprzęt i odczynniki:
Pipety wielomiarowe 10 cm3, zestaw probówek, stoper, łaźnia wodna, termometr;
0,25 M Na2S2O3 , 0,25 M H2SO4
Wykonanie ćwiczenia:
1. Do jednej probówki odmierzyć 3 cm3 0,25 M tiosiarczanu sodowego i 3 cm3 wody
destylowanej, do drugiej natomiast 6 cm3 0,25 M kwasu siarkowego (VI).
2. Obie probówki umieścić w łaźni wodnej o temperaturze 20°C.
3. Po ustaleniu się temperatury wlać zawartość probówki z kwasem siarkowym (VI)
do probówki z tiosiarczanem sodu, po czym delikatnie kołysząc probówką
wymieszać jej zawartość, włączając jednocześnie stoper.
4. W momencie wystąpienia opalescencji zatrzymać stoper, odczytać czas
w sekundach i zanotować wynik w tabeli.
5. Takie same czynności powtórzyć dla temperatury 30° i 40°C, sporz ądzając
w probówkach 2 i 3 identyczne roztwory jak dla temperatury 20° C.
6. Obliczyć
a) stężenia roztworów tiosiarczanu sodu i kwasu siarkowego (VI) w probówkach,
b) szybkość reakcji zachodzących w probówkach 1-3 w umownych jednostkach
ze wzoru, gdzie t oznacza czas przebiegu reakcji,
c) dane oraz wyniki umieścić w tabeli
Temperatura
(oC)
20
30
40
Objętość
roztworu
Na2S2O3
(w cm3)
3
3
3
Objętość
wody
destylowanej
(w cm3)
3
3
3
Objętość
H2SO4
(w cm3)
Czas
przebiegu
reakcji (s)
Stężenie
roztworu
Na2S2O3
(mol/dm3)
Szybkość
reakcji
V = l/t
(w s-1)
6
6
6
7. Na podstawie uzyskanych pomiarów i wykonanych obliczeń sporządzić wykres
zależności szybkości reakcji od temperatury v=f(T)
Dyskusja wyników:
1. Czy każde zderzenie cząsteczek prowadzi do zajścia reakcji chemicznej?
2. Jaki wpływ na szybkość. reakcji tiosiarczanu sodu z kwasem siarkowym (VI) ma
wzrost temperatury?
3. Czym możesz wytłumaczyć taki kierunek zmian szybkości reakcji ze wzrostem
temperatury?
4. Czy słuszna jest w tym przypadku empiryczna zależność van` t Hoffa dotycząca
wpływu wzrostu temperatury na szybkość reakcji chemicznej?
5. Jaki wpływ na szybkość reakcji będzie miał wzrost temperatury reagentów
o 50 K?
6. Czy wpływ temperatury na szybkość reakcji egzo- i endotermicznych jest taki
sam?
7. Posługując się wykresem spróbuj określić, w jakiej temperaturze szybkość
badanej reakcji będzie bliska zeru, czyli reakcja nie będzie zachodzić?