Теоретическое введение. Реакции могут протекать между веществами, находящимися в одинаковых агрегатных

Реакции могут протекать между веществами, находящимися в одинаковых агрегатных состояниях (жидком или газообразном). Такие реакции называются гомогенными.

Скорость гомогенной реакции определяется изменением концентрации одного из веществ, участвующих в процессе, за единицу времени.

V_ср.=|DС/Dt|

Если реагирующие вещества находятся в разных агрегатных состояниях, реакция называется гетерогенной. Они протекают на поверхности раздела фаз, и их скорость измеряется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени на единице поверхности

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации реагентов, температуры, давления и т.д.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ определяется законом действующих масс: При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам.

В качестве символа концентрации в химической кинетике используется следующее обозначение: С_А = [А]. Поэтому, например, выражение закона действующих масс для реакции:

2KJO₃ + 5Na₂SO₃ + H₂SO₄ = J₂ + K₂SO₄ +5Na₂SO₄ + H₂O

может быть записано следующим образом: V = k[KJO₃]² [Na₂SO₃]⁵ [H₂SO₄], где k – константа скорости реакции, учитывающая свойства реагирующих веществ и температуру опыта. Сумма показателей степеней в математическом выражении скорости реакции называется порядком реакции. Часто порядок реакции отличается от предсказываемого законом действующих масс. Это обусловлено тем, что реакция протекает через несколько промежуточных стадий. Скорость реакции ограничивается самой замедленной стадией.

Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа: При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость многих реакций увеличивается в 2-4 раза.

,

где V_t и V_t - скорость реакции при температурах t₂ и t₁,

g- температурный коэффициент скорости реакции.

Относительную скорость реакции можно определить, сравнивая время, необходимое для образования одинакового количества вещества при разных условиях опыта. Например, при реакции взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S↓ +SO₂↑ + H₂O

Раствор мутнеет вследствие выпадения осадка серы. Скорость этой реакции можно определить, измеряя время от начала смешивания растворов до достижения одинаковой степени помутнения. Тогда скорость реакции в относительных единицах рассчитывается по формуле:

V=1/t, с^-1,

где t - время от момента сливания растворов до момента, когда реакционная смесь имеет определенную степень помутнения.

Выполнение опытов

Опыт 1Исследование зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ

Цель работы:

1. Изучить влияние концентрации тиосульфата натрия на скорость реакции Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S↓ +SO₂↑ + H₂O

2. Проверить справедливость закона действующих масс для данной реакции.

Реактивы: Раствор тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ (2%), раствор серной кислоты H₂SO₄ (2%), вода дистиллированная.

Ход работы:

– В четырех пробирках приготовить растворы тиосульфата натрия разной концентрации (см. табл.2). С этой целью в каждую пробирку поместить с помощью пипетки n капель раствора тиосульфата натрия в соответствии с таблицей 2 и добавить дистиллированную воду так, чтобы общее количество капель в пробирке было равно 10. Относительная концентрация раствора - это отношение количества тиосульфата натрия к общему количеству раствора.

– В пробирку с наибольшей концентрацией добавить две капли раствора серной кислоты. Зафиксировать время от начала реакции до начала помутнения.

– Аналогичным образом провести опыт при других концентрациях и занести результаты в таблицу 2.

– Рассчитать скорости реакций при различных концентрациях тиосульфата натрия и занести в таблицу 2.

– Построить график зависимости скорости реакции от концентрации раствора тиосульфата натрия (Вид зависимости представлен на рис.1).

– Написать выражение закона действующих масс для данной реакции

– Сделать вывод.

Табл.2

Рис. 1. Зависимость скорости реакции от относительной концентрации тиосульфата натрия в растворе.