Экспериментальная часть

Российский университет транспорта (МИИТ)

Кафедра «Химия и инженерная экология»

Группа________________ Студент _________________________________________                                                                                        (ФИО студента, дата выполнения)      

                                                                                                        

Преподаватель______________________ Отчёт принят_______________________                                       (ФИО преподавателя)                                                  (Подпись преподавателя, дата)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 7

Скорость химических реакций. Химическое равновесие

 

1.  Цель работы:

Изучение влияния некоторых факторов на скорость и состояние химического равновесия реакций.

Необходимые средства

Посуда: пробирки.

Реактивы:

1. Растворы веществ: FeCl₃, NH₄SCN, NH₄Cl, CH₃COOН, NH₄OH.

2. Растворы индикаторов: лакмус, фенолфталеин.

3. Сухие вещества: СН₃СООNa, NH₄Cl.

Основные теоретические положения

Скоростью химической реакции называется ____________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

По фазовому составу реагирующих веществ реакции делятся на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенные реакции ________________________________________________________

Гетерогенные реакции _____________________________________________________

В гомогенной реакцииобразование продуктов происходит в ___________реакционной системы. Поэтому величина этого фактора учитывается в формуле расчета скорости реакции:

 

              V_гом. =                      [моль/л∙с]

 

В ходе реакции концентрации реагирующих веществ _____________________ в виду их перехода в продукты, и скорость реакции _______________________.

 

 

Для гетерогенных реакций зависимость скорости определяется ________________ соприкосновения фаз. Величина этого фактора учитывается в расчете скорости таких реакций:

 

                       V_гет. =                      [моль/см²∙с]

 

На скорость реакции влияют следующие основные факторы: ___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

1) Все вещества различны по химической активности, поэтому скорость реакции зависит от __________________________________________________________.

2) С ростом концентрации реагирующих веществ возрастает их ___________ в реакционной системе и следовательно _______________________ скорость реакции.

3) С повышением температуры скорость движения частиц реагирующих веществ ________________ и следовательно скорость реакции _____________________.

4) Когда реагирующие вещества, находятся в газообразном состоянии, то давление является важным фактором воздействия на скорость реакции. При повышении давления в реакционной системе расстояние между частицами веществ ______________ и скорость реакции ________________________________.

5) Применение катализатора _________________________ скорость реакции.

Применение ингибитора __________________________ скорость реакции.

6) Для гетерогенной реакции скорость зависит от _________________поверхности твердого вещества.

 

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ описывается законом _______________________________________________________ .

 

Для реакции   аА + вВ →сС + dD выражение закона действующих масс (ЗДМ) имеет вид:

 

    V =

 

В этой формуле константа скорости реакции может менять свое значение, в зависимости от следующих факторов: _________________________________________

__________________________________________________________________________

В выражении закона действующих масс концентрации твердых веществ, участвующих в реакции,_______________________________________________________

 

 

Реакция	Тип реакции (гомо- или гетерогенная)	Выражение закона действующих масс
2NO(г) + O2(г) ® 2NO2(г)
С(тв.) + О2 → СО2(г)

 

Понятие химического равновесия применимо к __________________________ реакциям.

Обратимыми реакциями называются___________________________________________

___________________________________________________________________________

Равновесие в обратимых реакциях наступает в момент ___________________скоростей прямой и обратной реакций.

Прямая реакция идет слева направо, а обратная – справа налево.

Например, для реакции: аА + вВ ↔сС + dD 

аА + вВ → _______________________ реакция

сС + dD → _______________________ реакция

 

Для реакции: аА + вВ ↔сС + dD выражение константы равновесия имеет вид:

 

       К =

 

В этой формуле приняты следующие обозначения:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Из формулы следует, что величина константы равновесия показывает отношение концентраций ______________________________реакции к концентрациям ________________веществ, установленных на момент достижения ________________.

Для одной и той же реакции, при неизменных величинах температуры, давления, концентрации, величина константы равновесия _________________________.

При изменении одного из перечисленных параметров происходит _________________ химического равновесия.

Направление смещения химического равновесия определяется принципом________________________.

Формулировка принципа такова:

При изменении внешних условий (__________________) равновесие смещается в сторону той реакции (прямой или обратной), которая ________________________ это внешнее воздействие.

 

Выводы из принципа Ле-Шателье:

1. Уменьшение концентрации одного из веществ в реакции смещает равновесие в сторону _________________ концентрации этого вещества.

2. Уменьшение давления смещает равновесие в сторону ________________ количества молей газообразных веществ, если они участвуют в реакции.

3. Охлаждение смещает равновесие в сторону _______________________реакции, а нагревание − в сторону ______________________реакции.

 

Принцип Ле-Шателье применим ко всем равновесным состояниям в химических процессах, в том числе к растворам слабых электролитов.

Например, в растворе уксусной кислоты существует равновесие между молекулами и ее ионами, образующимися при диссоциации (уравнение диссоциации уксусной кислоты):

СН₃СООН ↔  

 

Добавление в раствор этой кислоты одноименного иона, например, СН₃СОО^- с солью СН₃СООNa сместит установившееся ранее равновесие _______________________.

 

 

Экспериментальная часть

Опыт № 1. Смещение равновесия при изменении концентраций реагирующих веществ.

1.1. Приготовить равновесную систему, образующуюся по реакции:

           FeCl₃ + 3NH₄CNS ↔ 3NH₄Cl + Fe(CNS)₃

С этой целью, в пробирке смешать 5 мл разбавленного раствора хлорида железа (FeCl₃) и 5 мл разбавленного раствора роданида аммония (NH₄CNS). Роданид железа Fe(CNS)₃ имеет красную окраску. Чем больше молекул Fe(CNS)₃ в растворе, тем интенсивнее окрашен раствор.

Записать выражение для константы равновесия реакции:

 

К =

 

1.2. Разделить содержимое пробирки на 4 части. Одну пробирку принять за эталон сравнения. С эталоном будет сравниваться цвет растворов в трех других пробирках после проведения реакций.

1.3. В одну из оставшихся пробирок добавить 2-3 капли концентрированного раствора хлорида железа FeCl₃, в другую – такое же количество концентрированного раствора роданида аммония NH₄CNS, в третью – 2-3 капли раствора хлорида аммония NH₄Cl.

Во всех случаях сравнить полученные окраски растворов с первоначальным, эталонным, раствором.

1.4. Записать свои наблюдения и выводы в таблицу 1.

Таблица 1

№ Пробирки	Добавленное вещество	Изменение окраски	Направление смещения равновесия
1	FeCl3
2	NH4CNS
3	NH4Cl

 

Опыт № 2. Смещение ионного равновесия.

2.1. Внести в отдельные пробирки по 2 мл растворов слабых электролитов: СН₃СООН и NH₄OH. Записать уравнения диссоциации молекул этих веществ, отметив, что в данном процессе устанавливается равновесие:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Составить выражения для констант равновесия этих реакций:

 

 

2.2. В пробирку с кислотой СН₃СООН добавить одну каплю лакмуса, отметить изменение окраски в растворе и по ней установить характер среды. Согласуется ли ваш вывод с записью уравнения диссоциации этой кислоты?

2.3. В пробирку с основанием NH₄OH добавить одну каплю раствора фенолфталеина, отметить изменение окраски в растворе и по ней установить характер среды. Согласуется ли ваш вывод с записью уравнения диссоциации этого основания?

2.4. Добавить в пробирку с раствором СН₃СООН с помощью шпателя небольшое количество сухой соли ацетата натрия СН₃СООNa. Записать уравнение диссоциации этой соли, зная, что она относится к сильным электролитам:

_____________________________________________________________

Отметить изменение окраски раствора в пробирке и записать свои выводы в таблице 2.

2.5. Добавить в пробирку с раствором NH₄OH раствор NH₄Cl. Записать уравнение диссоциации этой соли, зная, что она относится к сильным электролитам:

__________________________________________________________________________

Отметить изменение окраски раствора в пробирке и записать свои выводы в таблице 2.

Таблица 2

№ п/п	Электро- лит	Индикатор	Окраска раствора	Добавленное вещество	Изменение окраски раствора	Направление смещения равновесия
1.	СН3СООН	лакмус
2.	NH4OH	фенолфталеин

Задачи

1. Рассчитать изменение скорости реакции при увеличении давления в реакторе в два раза для реакции: 2Al_(кр.) + 3Br_2(г) = 2AlBr_3(кр.)

2. Указать направление смещения равновесия в системе:

      CaCO_3(т) ↔ Са²⁺ _{(раств.)} + СО₃ ^2-_{(раств.)}

при повышении концентрации ионов СО₃ ^2-_.

3. Как изменится скорость реакции: 2SO₂ +O₂ → 2SO₃, если объем реакционного сосуда увеличить в 2 раза?

4. Реакция протекает практически до конца за 19 сек. При температуре 100°С. Сколько времени потребуется для этой реакции при 60°С? Температурный коэффициент скорости реакции принять равным 2.

5. Изменением какого фактора можно сместить равновесие в системе:
СО + Н₂О(г) = СО₂ + Н₂ + Q вправо?

а) охлаждение системы: б) уменьшение давления; г) введение катализатора.

 

 

Подпись студента_________________