Опыт 1 Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции в гомогенной системе

А) Взаимодействие иодата натрия с сульфитом натрия

Процесс окисления сульфита натрия иодатом натрия выражается общим уравнением:

2NaIO₃ + Na₂SO₃ + Н₂SО₄ = I₂ + 6Na₂SO₄ + Н₂О

Указанная реакция протекает ступенчато по уравнениям:

NaIO₃ +3Na₂SO₃ = NaI + 3Na₂SO₄

                                              IO₃^- + 3SO₃ ^2- = I^- + 3SO₄^2-                                                (1)             

После полного окисления сульфита натрия (конец первой реакции) образовавшийся иодид натрия вступает во взаимодействие с непрореагировавшим иодатом натрия:

NaIO₃ + 5NaI + Н₂SО₄ = 3I₂ + 3Na₂SO₄ + 3Н₂О

                                    IO₃^- + 5I^- + 6Н⁺ = 3I₂+ 3SO₄^2- + 3Н₂О                                            (2)

Выделяющийся молекулярный иод образует с присутствующим в растворе крахмалом соединение, окрашивающее раствор в синий цвет. Возникновение синей окраски указывает на начало второй реакции и на конец первой. Может ли появиться свободный иод в присутствии Na₂SO₃? Так как реакция окисления сульфита иодатом протекает довольно медленно, время ее протекания можно измерить с помощью секундомера, считая началом реакции момент приливания сульфита натрия к раствору иодата, а концом — появление синей окраски.

В двух сухих пробирках приготовить одинаковые объемы растворов иодата натрия различной концентрации. Для этого в первую пробирку внести 4 мл 0,02 н раствора иодата натрия и 12 мл дистиллированной воды, во вторую пробирку — 8 мл этого же раствора иодата натрия 8 мл воды. Таким образом, концентрация иодата натрия во втором случае будет в два раза больше, чем в первом. Если условно обозначить молярную концентрацию иодата в пробирке № 1 с моль, то в пробирке № 2 будем иметь концентрацию 2с моль. Пробирки поставить в штатив. Перемешать растворы стеклянными палочками (палочки из раствора не вынимать).

Приготовить восстановительную смесь, для чего два микрошпателя сульфита натрия внести в пробирку и растворить в 10 мл воды. В раствор добавить 10 мл свежеприготовленного крахмала и два мл 2 н серной кислоты. Смесь размешать стеклянной палочкой. Включить секундомер. Внести два мл приготовленной восстановительной смеси в пробирку № 1. По секундомеру измерить время от момента добавления восстановительной смеси до возникновения в растворе синей окраски.

Также внести два мл восстановительной смеси в пробирку № 2, измеряя время по секундомеру. Сопоставить различие в концентрации иодата натрия с различием времени течения реакции (появление синей окраски) в пробирках № 1 и № 2.

 Данные опыта необходимо записать в таблицу, в которой указать номер пробирки, концентрацию иодата натрия, в условных единицах и время течения реакций (по секундомеру). Построить график зависимости концентрации от 1/t. Записать соответствующий вывод.

Как изменялась скорость реакции с изменением концентраций иодата натрия?

Б) Взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой

Реакция тиосульфата натрия с серной кислотой в общем виде протекает по уравнению:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S + SO₂ + H₂O

 Предварительно проделать качественный опыт, для чего в пробирку внести 3-5мл 1 н раствора тиосульфата натрия и 1-3 мл 2 н раствора серной кислоты. Наблюдать появление слабой опалесценции и дальнейшее помутнение раствора от выпавшей свободной серы.

Приготовить три раствора тиосульфата натрия различной концентрации. Для этого в три сухие пробирки внести: в первую —3 мл 1 н раствора тиосульфата натрия и 6мл воды, во вторую — 6 мл 1 н раствора тиосульфата натрия и 3 мл воды, в третью —9 мл того же раствора тиосульфата натрия. Первую и вторую пробирки осторожно встряхнуть. Таким образом, концентрация Na₂S₂O₃ будет: в пробирке № 1 — с, в пробирке № 2 — 2с, в пробирке № 3 — Зс. Включить секундомер. В пробирку № 1 добавить 1 мл 2 н серной кислоты. По секундомеру измерить время от момента добавления кислоты до появления в растворе заметной опалесценции. Также добавить по 1 мл 2 н серной кислоты в пробирки № 2 и № 3; отмечая время до появления в растворе опалесценции.

Данные опыта занести в таблицу. Построить график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. На оси абсцисс отложить в определенном масштабе относительные концентрации тиосульфата натрия, на оси ординат — соответствующие им скорости. Сделать вывод о влиянии концентрации реагирующих веществ на скорость реакции.