Химическая кинетика и равновесие

Лабораторная работа № 2

Определение молярной массы эквивалента металла

Для экспериментального определения молярной массы эквивалента металла используют прибор, состоящий из бюретки, соединенной с воронкой резиновой трубкой. Через систему пробок и трубок к бюретке присоединяют пробирку. Система укрепляется на штативе и заливается подкрашенной водой. Следует помнить, что водород - очень летучий газ. Поэтому необходимо проверить герметичность установки, для чего при закрытых пробках и присоединенной пробирке надо опустить кольцо с воронкой. Если прибор герметичен, то уровень воды в бюретке, немного понизившись, останется постоянным. Если уровни жидкости в бюретке и воронке, как в сообщающихся сосудах, выравниваются, то герметичность нарушена, и следует обратиться к преподавателю. В пробирку налейте 3-4 мл раствора серной кислоты (разбавление 1:4). Полоской фильтровальной бумаги снимите со стенок пробирки капли кислоты. Удерживая пробирку наклонно (следить, чтобы не выливалась кислота), поместите на сухую стенку пробирки кусочек металла, взвешенный с точностью до 0,0001 г. (Необходимо следить, чтобы металл не соприкасался с кислотой). Присоедините пробирку к прибору, удерживая ее в наклонном положении. Отметьте уровень воды в бюретке /V₁ с точностью до 0,1 мл. Придерживая пробирку, стряхните металл в раствор кислоты.

     Выделяющийся водород будет собираться в бюретке. При этом вода из бюретки будет собираться в воронке. По окончании реакции дайте системе остыть и опустите кольцо с воронкой до нового уровня жидкости. Отметьте новый уровень жидкости V₂. Разность уровней жидкости в бюретке после опыта и до опыта равна объему выделившегося водорода.

                                            V_H2 = V₂ - V₁.

Отметьте условия проведения опыта: давление (р) и температуру (Т).

     По табл. 2.1 определите давление насыщенного водяного пара (h) при температуре проведения опыта. Экспериментальные данные внесите в табл. 2.2.

                                                                                          Таблица 1

     Давление насыщенного пара /h/, мм. рт. ст.

                                                                                              Таблица 2

     Экспериментальные наблюдения.

     Для определения молярной массы эквивалента металла следует привести полученный объем водорода V_H2 к нормальным условиям V_H2°, используя уравнение объединенного газового закона:

p° V_H2°/T° = (p – h) V_H2.

Отсюда находят

V_H2° = (p – h) V_H2 T°/ p°T

И наконец, используя закон эквивалентов, получают:

Э_М = m ×11200 / V_H2°.

Вычислите атомную массу металла, если валентность его равна 2.

Определите по таблице Д.И.Менделеева металл.

Вычислите теоретическое значение молярной массы эквивалента металла.

w,% = ôЭ^т - Э^эô/ Э^т,

где Э^т – рассчитанная эквивалента металла;

  Э^э - экспериментальная молярная масса эквивалента металла.

Лабораторная работа № 3

Химическая кинетика и равновесие

Опыт 1. Зависимость скорости реакции от концентрации    

              реагирующих веществ.

Эту зависимость изучают на примере реакции:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = H₂S₂O₃ + Na₂SO₄;

H₂S₂O₃ = SO₂­ + S¯ + H₂O,

которая идёт с образованием нерастворимой в воде мелкодисперсной серы

(коллоидный раствор), вызывающей опалесценцию раствора (светорассеяние). По времени появления опалесценции можно судить о скорости химической реакции.

В 4 стаканчика налейте разбавленный раствор Na₂S₂O₃ : в первый – 5 мл, во второй – 10 мл, в третий – 15 мл и в четвёртый – 20 мл; затем добавьте в 1-й стаканчик 15 мл дистиллированной воды, во 2-й – 10 мл, в 3-й – 5 мл воды. В четыре пробирки отмерьте цилиндром по 5 мл разбавленной серной кислоты.

          В четыре стаканчика с растворами тиосульфата вылейте из четырёх пробирок раствор серной кислоты. После сливания заметьте время появления опалесценции и внесите в табл. 5.1.

                                                                        Таблица 4

Начертите график зависимости скорости данной реакции от концентрации тиосульфата натрия. На оси абсцисс нанесите в определённом масштабе концентрации тиосульфата в мл, на оси ординат – величины, обратные времени появления опалесценции, где t – время в сек.

Запишите вывод о зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ для данного опыта. Как согласуются ваши наблюдения с законом действующих масс?

Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры.

Для опыта возьмите те же растворы, что и в опыте 1 (Na₂S₂O₃ и H₂SO₄). Налейте в две пробирки по 5 мл тиосульфата, в другие две пробирки - по 5 мл серной кислоты и разделите их на две пары: по пробирке с H₂SO₄ и Na₂S₂O₃ в каждой паре. Отметьте температуру раствора тиосульфата, опустив в него термометр, затем извлеките термометр и слейте растворы первой пары пробирок. Отметьте, через сколько секунд появится опалесценция. Вторую пару пробирок поместите в химический стакан с водой и нагрейте на 10° выше температуры первой пары пробирок. За температурой следите по термометру, опущенному в раствор тиосульфата натрия. Слейте содержимое пробирок и отметьте время протекания реакции (от начала реакции до появления опалесценции). Вычислите температурный коэффициент данной реакции, исходя из формулы Вант-Гоффа:

V_t2 = V_t1 · g ^{t2- t1/10}

где g – температурный коэффициент.

Опыт 3. Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие.

    В пробирке смешайте по 5 мл разбавленных растворов хлорного железа и роданида калия. Появляющийся красный цвет раствора

обусловлен образованием роданида железа. Напишите уравнение реакции. По изменению интенсивности окраски можно судить об изменении концентрации роданида железа – Fe(CNS)_3, т.е. о смещении равновесия в ту или другую сторону.

Для этого разделите полученный раствор на 4 пробирки. В одну пробирку добавьте несколько капель концентрированного хлорного железа FeCl₃, во 2-ю – концентрированного роданида калия KCNS, в 3-ю – кристаллического хлорида калия KCl, а 4-ю – оставьте для сравнения.

Растворы во всех пробирках размешайте энергичным встряхиванием. Отметьте изменение интенсивности окраски в каждом случае (сравните с раствором в контрольной пробирке).

В каком направлении смещается равновесие в случае добавления: а) хлорида железа, б) роданида калия, в) хлорида калия?

Подтвердите свои наблюдения, исходя из общего выражения константы равновесия данной реакции.