Работа 6 Определение порядка реакции окисления иодид-ионов ионами железа (III)

Для окислительно-восстановительной реакции:

2 Fe³⁺ + 2 I^– → 2 Fe²⁺ + I₂ (68)

предложен механизм:

Fe³⁺ + 2I^- Fe²⁺ + I₂^-,

Fe³⁺ + I₂^- Fe²⁺ + I₂. (69)

Методом маршрутов или квазистационарных концентраций выведите уравнения для скорости реакции по её участникам Fe³⁺, Fe²⁺ и I₂ и запишите полученные выражения для начальной скорости. Укажите теоретические значения частных порядков. Докажите достоверность предложенного механизма реакции, определив экспериментально значения частных порядков дифференциальным методом Вант-Гоффа для начальных скоростей.

Основы м етода Вант-Гоффа

Начальную скорость реакции можно оценить по изменению в течение промежутка времени молярной концентрации продукта реакции – ионов Fe²⁺:

(70)

где u _о – скорость реакции в начальный момент времени, моль/(дм³×с);

c (Fe²⁺) – молярная концентрация ионов железа (II), моль/дм³;

k_i – константа скорости реакции в начальный момент времени, ;

c _о(Fe³⁺) – начальная молярная концентрация ионов железа (III), моль/дм³;

c _о(I^-) – начальная молярная концентрация йодид-ионов, моль/дм³;

n ₁ и n ₂ – частные порядки реакции по ионам Fe³⁺ и I^-, соответственно.

После логарифмирования уравнения (70) получаем:

(71)

Если в серии опытов изменяют начальную концентрацию ионов Fe³⁺, а I^- сохраняют постоянной, то уравнение (71) можно записать:

(72)

где (73)

Если в серии опытов изменяют начальную концентрацию ионов I^-, а Fe³⁺ сохраняют постоянной, то уравнение (71) можно записать:

(74)

где (75)

Для нахождения скорости реакции в начальный момент времени используют эмпирическое уравнение:

(76)

где с (Fe²⁺) – молярная концентрация иона, по которому оценивают скорость реакции, в момент времени t, моль/дм³;

t – время протекания реакции, с;

a и b – коэффициенты линейной зависимости: .

Из уравнения (76) следует:

(77)

Следовательно:

(78)

при постоянной молярной концентрации йодид-ионов:

(79)

при постоянной молярной концентрации ионов железа (III):

. (80)

Выполнение измерений