Вторая реакция заканчивается выделением йода

HJO + Н⁺ + J^¯ = J₂ + 2 Н₂О (эта реакция очень быстрая)

Именно медленная реакция определяет скорость суммарного выделения йода. Поскольку известно, что первая стадия является простой гомогенной реакцией, то порядки по каждому из реагентов в этом случае равны стехиометрическим коэффициентам. Общий порядок реакции равен сумме порядков по каждому из реагентов.

Определение порядка реакции необходимо для установления механизма реакции и времени ее протекания.В данной работе для определения порядка реакции используется метод подстановки.

Контрольные вопросы

1. Порядок реакции.

2. Методы определения порядка реакции.

3. Константа скорости химической реакции.

4. Размерность константы скорости в реакциях нулевого, первого, второго и третьего порядков.

5. Вывод формулы для константы скорости реакции первого порядка и времени полураспада.

6. Вывод формулы для константы скорости реакции второго порядка и времени полураспада.

Литература

16. Киселев П.А., Бокуть С.Б. Курс лекций по физической химии, Учебное пособие, Минск, МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2005, 141 С.

17. Киселев П.А., Бокуть С.Б. Курс лекций по коллоидной химии, Учебное пособие, Минск, МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2005, 54 С.

18. Бокуть С.Б., Подобед Л.Ф., Киселев П.А., Сборник задач по физической и коллоидной химии, Учебное пособие, Минск, МГЭУ, 2007, 99 С.,

19. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высшая школа, 2003.

20. Физическая химия. Под ред. Краснова К.С. М.: Высшая школа, 1982.

Ход работы

Задание 1

Определение порядка реакции по H₂O₂ и константы скорости реакции k₁

Характеризуемое уравнение реакции имеет следующий вид:

2KJ + H₂O₂ + H₂SO₄ = J₂ + 2H₂O + K₂SO₄

Определить порядок реакции по H₂O₂ и константу скорости реакции k₁

1. Подготовить к работе бюретку и заполнить ее 0,05 М раствором Na₂S₂O₃.

2. В колбу налить:

а) 40 мл 0,075 М раствора KJ (отмерить цилиндром);

б) 60 мл дистиллированной воды (отмерить цилиндром);

в) 5 мл 1 М H₂SO₄ (отмерить пипеткой);

г) 1 мл 1% раствора крахмала (отмерить пипеткой);

д) 1 мл 0,05 М раствора Na₂S₂O₃ (из бюретки).

3. Добавить в колбу 10 мл 0,05 М раствора H₂O₂ (отмерить цилиндром).

4. В момент появления синей окраски включить секундомер и быстро добавить в колбу из бюретки еще 1 мл 0,05 М раствора Na₂S₂O₃. Перемешать раствор до прозрачного состояния и ждать следующего появления синей окраски.

5. Записать время появления синей окраски, не выключая секундомер, и снова добавить в колбу из бюретки еще 1 мл 0,05 М раствора Na₂S₂O₃. Перемешать раствор до прозрачного состояния и ждать следующего появления синей окраски.

6. Операцию повторить еще три раза до расходования 6 мл Na₂S₂O₃ (по делению на бюретке).

7. Выключить секундомер.

8. Добавить в колбу 4 капли 0,1 М раствора (NH₄)₂MoO₄ (катализатор) и выделившийся йод оттитровать раствором Na₂S₂O₃ до исчезновения окраски.

9. Записать общий объем Na₂S₂O₃ (V_общ.).

Количество Na₂S₂O₃, содержащееся в этом объеме, эквивалентно общему количеству H₂O₂, взятому для проведения опыта.

Реакция окисления J^¯-иона в начальный момент времени (t₁ = 0) протекала при концентрации H₂O₂, пропорциональной объему Na₂S₂O₃, равному (V₀– 1) = (V_общ. – 1), т.е. момент первого синего окрашивания принимается за начало опыта. К моменту t₂ прореагировало количество H₂O₂, эквивалентное содержанию Na₂S₂O₃ в 1 мл его раствора, оставшаяся концентрация H₂O₂ пропорциональна объему Na₂S₂O₃ (V₀– 2) = (V_общ. – 2). В последующие времена появления синей окраски в колбе соответствуют концентрациям H₂O₂ пропорциональным объемам (V₀– n), где n – число мл раствора Na₂S₂O₃, добавленного и прореагировавшего к соответствующему моменту времени.

10. Полученные данные внесите в таблицу 1.

Таблица 1

Na₂S₂O₃ n, мл	Время от начала опыта	Na₂S₂O₃ V_общ_., мл	V₀– n, мл	V₀–1 —— V₀–n	V₀–1 lg —— V₀–n	2,303 —— t мин^-1	2,303 V₀-1 k₁ = —— ∙ lg —— t V₀-n , мин^-1
мин, сек	мин
						-	-	-

Подставляя в уравнение для реакции первого порядка вместо С₀/С отношение пропорциональных С₀ и С величин V₀-1 и V₀-n получим следующее уравнение для расчета константы скорости химической реакции первого порядка:

2,303 V₀–1

k₁ = —— ∙ lg ——

t V₀–n

При тщательной работе разница в найденных для каждого промежутка времени значений константы не должна превышать несколько десятитысячных. Это указывает на первый порядок реакции по H2O2.

Задание 2

Определение константы скорости реакции по J^¯- иону и порядка реакции по J^¯- иону

Для выполнения задания необходимо провести опыты, в которых изменяется концентрация KJ в реакционной смеси и получить зависимость константы скорости реакции окисления k₁ от концентрации ионов J^¯. Работа выполняется так же, как в задании 1, но изменяются объемы KJ и H₂O:

Таблица 2.

№ опыта	V (KJ), мл	V (H₂O), мл
1.
2.
3.
4.

1. Рассчитать концентрацию [KJ] = [KJ]_кон. в реакционной смеси с учетом разбавления по формуле:

[KJ]_исх. ∙ V (KJ)

[KJ]_кон. = ——————

V’_общ.

V’_общ. = V(H₂O) + V(KJ) + V(H₂O₂) + V(H₂SO₄) + V(крахмала)

2. Определить k₂ = k₁ / [KI] и k₃ = k₁ / [KI]² – константы второго и третьего порядка, [KI] = [KI]_кон.

3. Заполнить таблицу 3.

Таблица 3

№ опыта	[J^¯], М	k₁, мин^-1	k₂, мин^-1М^-1	k₃, мин^-1М^-2
1.
2.
3.
4.

Путем подбора определяем порядок реакции. Если значения констант k₂ будут близки, то порядок реакции по I^--иону – второй. Если значения констант k₃ будут близки, то порядок реакции по I^--иону – третий. Такой метод получил название метода подстановки.

Оформление работы

К занятию:

1. Кратко законспектировать теоретический материал по лабораторной работе.

Во время занятия:

2. Описать этапы работы.

3. Заполнить таблицы.

4. Оформить результаты измерений.

5. Сделать выводы.

Лабораторная работа № 5

Тема: Цель работы:

Определение концентрации вещества по абсолютному спектру поглощения Определение концентрации метгемоглобина по абсолютному спектру поглощения

Оборудование и материалы:

· Спектрофотометр “Photometer 4010”;

· Кюветы полистирольные;

· Пробирки стеклянные;

· Штативы для пробирок;

· Стакан стеклянный;

· Пипетки стеклянные.

Реактивы:

· Раствор 0,05 М натрий-фосфатного буфера рН 7,4;

· Навеска гемоглобина (64,5 мг).

Теоретическая часть

⇐ Назад