Программа работы

4.3.1.Исследование кинетики взаимодействия тиосульфата натрияс серной кислотой

4.3.1.1. Влияние концентрации на скорость реакции.

В результате реакции между серной кислотой и тиосульфатом натрия образуется сера, выделяющаяся в виде мути.

Реакция идет в три стадии:

1) Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + Н₂S₂O₃

2) Н₂S₂O₃=H₂SO₃+ S¯

3) H₂SO₃ = H₂O+SO₂­

Суммарное уравнение:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂­ + S¯ + H₂O

Самая медленная, скоростьопределяющая стадия – вторая.

Время от начала реакции до момента помутнения (голубоватой опалесценции) зависит от скорости реакции. Это дает возможность судить осредней скорости реакции.

Ход работы.

Приготовить четыре раствора тиосульфата натрия разной концентрации согласно таблице 3. Поочередно к каждому раствору прибавить по 2мл 0,1М раствора серной кислоты и измерить время от момента приливания кислоты до момента появления помутнения. Результаты занести в таблицу 3, учитывая что ΔС есть величина постоянная, равная 4 × 10^-3 моль/л.

Таблица 3

№ опыта	Объем, мл	Концентрация Na2S2O3,моль/л	lgC	Температура
Т1, К	Т2, К
Na2S2O3 0,1 М р-р	H2O	H2SO4 0,1M р-р	Время, τ, с	Средняя скорость реакции, V=ΔC/τ, моль/л·с	lgV	Время, τ, с	Средняя скорость реакции, V=ΔC/τ, моль/л·с
		-

На основании полученных данных построить график lgV = f (lgC) для определения порядка реакции при температуре T₁(К). Графики строятся вручную на миллиметровой бумаге (способ 1) в соответствующем масштабе или в программе MicrosoftExcel 2010 (способ 2).

Для построения графиков в программе MicrosoftExcel 2010 необходимо занести исходные данные в электронную таблицу.

Затем необходимо выделить диапазон ячеек A2:B5 с данными и выбрать в меню Вставка – Диаграммы – Точечная и, выделив на графике полученные точки, выбрать в контекстном меню Добавить линию тренда – Линейная – Показывать уравнение на диаграмме. В результате получаем график прямолинейной зависимости, в уравнении которой множитель при независимой переменной (x) и есть n – порядок реакции. Например, n = 0,9919 ≈ 1

Для определения константы скорости реакции k₁ при комнатной температуре следует построить график зависимости V = f(C) также вручную или с помощью программы MicrosoftExcel 2010.

Для построения графиков в программе MicrosoftExcel 2010 занести исходные данные в электронную таблицу. Обратите внимание, что для столбца скорость (V) необходимо выбрать формат ячеек экспоненциальный. В результате получаем график прямолинейной зависимости, в уравнении которой множитель при независимой переменной (x) является константой скорости реакции.

Например, k = 1,6·× 10^-3

4.3.1.2. Влияние температуры на скорость реакции.

Опыт проводить аналогично предыдущему, но растворы тиосульфата натрия и серной кислоты перед смешением предварительнопо отдельности нагреть в термостате в течение 5 минут.

Результаты записать в таблицу 3 (T₂).

По результатам расчетов и измерений построить график V = f(C) и опре­делить константу скорости реакции k₂при повышенной температуре (Т₂) и температурный коэффициент скорости реакции (g) по формуле:

На основании данных опытов 3.1.1. и 3.1.2. рассчитывают энергию ак­тивации реакции Е_акт. по формуле:

где R = 8,31 Дж/(моль·К) –универсальная газовая постоянная;

Т₁ и Т₂ -температура, К;

k₁ и k₂ - константы скорости реакции при температурах Т₁ и Т₂, соответственно, с^-1.