ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №8

Лабораторная работа: "Химическая кинетика.

Химическое равновесие".

Цель занятия: рассмотреть влияние различных факторов на скорость химических реакций и на смещение химического равновесия. Изучить обратимые и необратимые химические процессы. Химическое равновесие.

План занятия

I. Обратимые и необратимые химические процессы. Химическое равновесие.

II. Лабораторная работа: "Химическая кинетика. Химическое равновесие".

Вопросы для самостоятельной подготовки

I. Химическое равновесие.

1. Обратимые и необратимые химические процессы. Реакции прямые и обратные.

2. Состояние химического равновесия. Константа равновесия. Математическое выражение и физический смысл этой величины.

3. Факторы, влияющие на положение химического равновесия:

а) концентрация реагирующих веществ;

б) температура;

в) давление.

4. Принцип Ле-Шателье.

II. Лабораторная работа: "Химическая кинетика. Химическое равновесие".

Цель лабораторной работы: рассмотреть влияние различных факторов на скорость химических реакций и на положение химического равновесия.

Оборудование и реактивы: стаканы, секундомер, пробирки, мерный цилиндр, реактивы: КIO₃, Н₂О, Na₂SO₃, H₂SO₄, крахмал, Н₂О₂, MnO₂, Fe₂O₃, SiO₂, FeCl₃, KCNS.

Ход работы

Опыт I. "Химические часы".

Растворы готовит лаборант.

Измерение 1.

Влейте 50 мл раствора «2» в стакан, добавьте 2 мл крахмального клейстера. Полученный раствор быстро прилейте к 50 мл раствора «1», находящегося в другом стакане. Одновременно с этим включите секундомер. При посинении жидкости секундомер остановите. Запишите время.

Измерение 2.

Отмерьте в стакан 25 мл раствора «1» и долейте туда же 25 мл воды (т.е. разбавьте раствор «1» в 2 раза). Объем раствора «2» как в первом эксперименте. Проделайте опыт, аналогичный предыдущему.

Измерение 3.

Отмерьте в стакан 12,5 мл раствора «1», долейте туда же 37,5 мл воды (т.е. разбавьте раствор в 4 раза). Проделайте измерения, аналогичные двум предыдущим.

Опыт 2."Влияние катализатора на скорость реакции".

В 3 пробирки налейте по 1 мл раствора пероксида водорода и прибавьте одновременно в одну крупинку оксида марганца (IV), в другую - такое же количество оксида железа (III), в третью - оксида кремния (IV). Наблюдайте разложение пероксида водорода (проба тлеющей лучинкой). Одинаково ли быстро протекает процесс? Запишите уравнение реакции. Дайте объяснение.

Опыт 3. "Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие".

Смешайте равные количества 0,001 н. раствора хлорида железа (III) и 0,001 н. раствора тиоцианат калия (KSCN). Объясните наблюдаемое изменение окраски раствора. Напишите уравнение реакции и выражение константы равновесия для неё. Полученный раствор разлейте поровну в 4 пробирки. В первую пробирку добавьте немного концентрированного раствора хлорида железа (III), во вторую – концентрированного раствора тиоцианата калия, в третью – немного кристаллического хлорида калия, а четвёртую оставьте для сравнения. Объясните изменение цвета растворов на основе принципа Ле-Шателье. Все результаты оформите в рабочей тетради.

Химизм происходящих явлений

Иодат калия KIO₃ в кислой среде является (сильным) окислителем и реагирует с сернистой кислотой H₂SO₃ (уравнение (2)), которая является продуктом обменного процесса (1) и обладает сильными восстановительными свойствами:

Na₂SO₃ + H₂SO₄ = H₂SO₃ + Na₂SO₄; (1)

KIO₃ + 3 H₂SO₃ = KI + 3 H₂SO₄. (2)

Концентрации и объемы используемых растворов подобраны так, что Na₂SO₃ взят в недостатке, а процесс (2) идет достаточно медленно (секунды, десятки секунд). После израсходования сульфита оставшийся KIO₃ реагирует с KI:

5KI + KIO₃ + 3 H₂SO₄ = 3I₂ + 3 К₂SO₄ + 3 Н₂О. (3)

Иод, в свою очередь, образует с крахмалом комплекс синего цвета. Появление окраски свидетельствует об окончании реакции (2), измерение скорости которой и является целью практической работы.

Обработка и анализ результатов измерений

Очевидно, что скорость химической реакции и время её протекания находятся в обратной зависимости. Поэтому можно ограничиться расчетом относительной скорости процесса, выражаемой в с¯¹, и не вычислять истинную скорость (моль/л·с):

υ_i = 1/τ_i; (4)