Цель занятия: экспериментальное определение факторов, влияющих на скорость химической реакции (катализаторы, площадь соприкосновения) и на химическое равновесие.

План занятия:

Материалы и оборудование: штатив с пробирками, стеклянная палочка, диет, вода, порошок: алюминия, иода, хлорида калия, растворы: хлорида железа (III), роданида калия, хлорида калия.

Лабораторный практикум

Опьгг 1. Влияние катализатора на скорость химической реакции.

В сухую пробирку внести шпателем небольшое количество порошка алюминия и мелко растертого иода. Содержимое пробирки перемешать стеклянной палочкой, добавить каплю воды. Как влияет вода на скорость реакции? На основании опытов 1-3 сделать вывод о влиянии концентрации, температуры и катализатора на скорость химических реакций.

Опыт 2. Смещение химического равновесия при изменении концентраций реагирующих веществ.

В пробирку влить приблизительно 1 мл 0, 0025 М раствора хлорида железа (III) и добавить такой же объем 0,0025 М раствора роданида калия. Как меняется окраска раствора? Полученный раствор разлить поровну в четыре пробирки. Одну пробирку оставить в качестве контрольной. Во вторую пробирку добавить несколько капель насыщенного раствора хлорида железа (III), в третью - несколько капель насыщенного раствора роданида калия, в четвертую - несколько кристалликов хлорида калия. Сравнить окраску растворов в пробирках. Составить уравнение происходящей обратимой реакции. Написать математическое выражение константы химического равновесия данного процесса Какие вещества находятся в растворе при состоянии химического равновесия? Какое вещество придает раствору красную окраску? Как изменяется интенсивность окраски раствора при добавлении хлорида железа(III), роданида калия, хлорида калия? В каком направлении смещается равновесие исследуемой системы при этом? Концентрацию каких веществ и как нужно изменить, чтобы сместить химическое равновесие вправо? Влево?

Вопросы и задания

1. В чем причина изменения скорости реакции при введении катализатора?

2. Какие реакции называются обратимыми? Чем характеризуется состояние химического равновесия? Что называется константой равновесия, от каких факторов она зависит?

3. Какими внешними воздействиями можно нарушить химическое равновесие? В каком направлении смешается равновесие при изменении температуры? Давления?

Лабораторная работа № 11

Тема: Основные закономерности протекания химических реакций.

Цель занятия: Получить и исследовать свойства наиболее распространенных простых веществ и соединений.

План занятия:

1. Повторить основные вопросы химической кинетики.

2. По заданию преподавателя провести лабораторный эксперимент.

Приборы и посуда: 1) Часы с секундной стрелкой или секундомер. 2) Мерный цилиндр емк. 20 мл.3) Термометр на 100°. 4) Запаян­ная стеклянная трубка с двуокисью азота 5) Штатив с за­жимом и кольцом. 6) Горелка. 7) Химические стаканы емк. 200 мл2 шт. 8) Асбестированная сетка. 9) Штатив с пробирками.

Реактивы: Хлористый калий КС1.

Раствора: 1) Серная кислота H 2 S0 4 (1:200). - 2) Серноватисто­кислый натрий Na2S20 3 (Ш н 1:200).

Лабораторный практикум

Опыт 1.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ

а) К раствору Na 2 S 2 0 3 прилить немного H 2 SO 4 . Наблюдать наступающее помутнение раствора. Помутнение вызвано взаи­модействием гипосульфита и серной кислоты, в результате чего выделяется свободная сера. Реакция идет по уравнению

Na 2 S 2 0 3 + H 2 S0 4 = Na 2 S0 4 + SO 2 + H 3 0 + S

Время, которое проходит от начала реакции до заметного помутнения раствора, зависит от скорости реакции.

б) В три большие пробирки налить разбавленный (1:200)

раствор Na 2 S 2 O 3 в первую - 5 мл, во вторую -10мл,

в третью-15 мл. К содержимому первой пробирки добавить затем 10 мл воды и второй - 5 мл воды.

В три другие пробирки налить по 5 мл разбавленной (1:200) серной кислоты.

В каждую пробирку с Na 2 S 2 0s прилить при помешивании по 5 мл раствора H 2 S04 и точно отметить по секундной стрелке часов, через сколько секунд после приливания кислоты наблю­дается образование мути в каждой пробирке.

Сформулировать вывод о зависимости скорости реакции- от концентраций реагирующих веществ для данного опыта.

Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры

Для опыта взять растворы Na 2 S 2 0 3 и H 2 S0 4 тех же кон­центраций, что и в предыдущем опыте.

Налить в три большие пробирки по 10 мл раствора гипо­сульфита, в другие три пробирки - по 10мл серной кислоты и разделить их на три пары: по пробирке с Na 2 S 2 0 3 и с H 2 S0 4 в каждой паре.

Отметить температуру воздуха в лаборатории и время по секундной стрелке часов, слить вместе растворы первой пары пробирок и отметить, через сколько секунд появляется муть.

Вторую пару пробирок поместить в химический стакан с водой и нагреть до температуры на 10° выше комнатной. За тем­пературой следить по термометру, опущенному в воду. Слить со­держимое пробирок и отметить, через сколько секунд появится муть.

Повторить опыт с третьей парой пробирок, нагрев их в ста­кане с водой до температуры на 20° выше комнатной.

Записать результаты по следующей форме:

Составить график, иллюстрирующий зависимость скорости реакции от температуры для данного опыта. Для этого на оси абсцисс нанести в определенном масштабе температуру опытов, а на оси ординат величины, обратные времени появления мути (единица, деленная на число секунд).

Лабораторная работа № 8

Тема: Растворы. Приготовление растворов процентной концентрации

Цель занятия: приготовить растворы заданной процентной концентрации.

План занятия:

1. Повторить основные вопросы химической кинетики.

2. По заданию преподавателя провести лабораторный эксперимент.

Лабораторный практикум

Опыт1. Приготовление 10 % - ного раствора хлорида натрия массой 50 г.

Вычислить, какая масса хлорида натрия требуется для приготовления 10 % - ного раствора массой 50 г. Отвесить в предварительно взвешенном бюксе эту массу соли на технохимических весах с точностью до 0,01 г. Рассчитать, какой объем воды необходим для растворения взятой навески. Отмерить мензуркой этот объем воды и растворить в нем отвешенную соль. Полученный раствор вылить в мерный цилиндр и определить ареометром плотность раствора, а затем массовую долю хлорида натрия. Вычислить погрешность опыта

Контрольные вопросы и задачи.

1. Что такое раствор? Что называется растворителем?

2. Как можно ускорить процесс растворения? Какие явления сопровождают растворение?

3. Что такое кристаллогидраты и кристаллизационная вода? Как выражают зависимость растворимости твердых веществ от температуры? Как изменяется растворимость газов с повышением температуры и давления?

4. Что называется концентрацией раствора? Какие растворы называются молярными, нормальными?

Лабораторная работа № 9

Тема: Приготовление растворов молярной и нормальной концентрации.

Цель занятия: приготовить растворы заданной молярной и нормальной концентрации.

План занятия:

1. Повторить основные вопросы химической кинетики.

2. По заданию преподавателя провести лабораторный эксперимент.

Материалы и оборудование: набор ареометров, мерный цилиндр на 500 мл, крист: хлорид натрия, кристаллогидрат хлорида бария, растворы: серной кислоты, соляной кислоты.

Лабораторный практикум

Девиз урока:

“Просто знать – еще не все, знания нужно использовать”.

Цели урока:

Образовательные:

• расширить представления учащихся о скорости химических реакций;
• уяснить сущность закона действующих масс (ЗДМ);
• познакомить учащихся с новыми понятиями (гомогенные и гетерогенные реакции);
• экспериментально исследовать зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ.

Развивающие:

• продолжить формирование экспериментальных навыков учащихся;
• развивать умение работать в группах и индивидуально;
• продолжить формирование химического мышления, развития речи, памяти, познавательного интереса к предмету, самостоятельности, умения делать выводы.

Воспитательные:

• воспитывать умение работать в паре, коммуникативные умения.

Оборудование:

• Для учителя
: фарфоровая чаша, фарфоровый пестик, компьютер, видеопроектор.
• На рабочем столе ученика
: четыре пробирки, подставка для пробирок, часы с секундной стрелкой, черная бумага.

Реактивы: Тиосульфат натрия, серная кислота, вода, алюминий, йод.

Ход урока

1. Вводная часть: сообщение темы урока, настрой учащихся на урок.

Учитель. Кинетика – раздел химии, включающий изучение таких тем, как обратимость химических реакций, тепловой эффект реакций, скорость химических реакций, химическое равновесие. Мы начинаем с темы, название которой вам нужно угадать (тема на доске закрыта; показываю опыт, демонстрирующий зависимость скорости реакции взаимодействия алюминия и кристаллического йода от катализатора).

Вопрос классу. Почему мы начинаем изучение химической кинетики с этой темы?

Тема скорости химических реакций актуальна, так как вокруг нас постоянно происходят разные процессы и скорость их различна. Эти процессы важны и происходят во всех уголках природы, жизнедеятельности людей. (Рисунок 1). Обсуждение среди ребят - сравнение скоростей предложенных реакций. Класс приходит к выводу : все процессы идут с различной скоростью.

Вопросы классу:

1. Что такое скорость реакции? Какая из приведенных формул соответствует скорости химической реакции?

2. В каких единицах измеряют скорость химических реакций?

Важно не только знать скорость химической реакции, но и научиться ею управлять. Зачем? Чтобы ускорить нужную реакцию и замедлить нежелательную. Как сказал Гете: “Просто знать – еще не все, знания нужно использовать”. Посмотрим на экран: на рисунке показана зависимость скорости реакций от определенных внешних факторов (Рисунок 2).

3. Какие факторы влияют на скорость химических реакций?

Ребята называют температуру, катализатор, природу веществ, площадь соприкосновения реагирующих веществ, приводят примеры, в которых наблюдается влияние перечисленных факторов.

2. Основная часть.

Учитель . А какого фактора здесь нет, но влияющего на скорость химических реакций?

Это концентрация реагирующих веществ, она увеличивает скорость реакций в жидкой и газообразной среде. Поэтому на этом уроке экспериментально исследуем влияние концентрации веществ на скорость химических процессов. В 9 классе это был опыт взаимодействия цинка с разбавленной и концентрированной соляной кислотой, а в 10-м классе мы используем реакцию взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой.

Немного о тиосульфате натрия: химическая формула – Na 2 S 2 O 3 , широко используется в медицине. В фотоделе он известен под названием фиксажной соли. С его помощью с пластинок, бумаги или пленки удаляют неразложившийся бромид серебра. Этот процесс основан на способности тиосульфата натрия образовывать с бромидом серебра соединение, растворимое в воде. Обработанные им пленки и тщательно промытые водой, становятся нечувствительными к дальнейшему действию света.

Смысл химической реакции, лежащей в основе эксперимента: при взаимодействии тиосульфата натрия с серной кислотой наблюдается помутнение - появление чистой серы (признак химической реакции). Эта реакция идет в две стадии.

I стадия: Na 2 S 2 O 3 + Н 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3 (тиосерная кислота)

II стадия: H 2 S 2 O 3 = H 2 SO 3 + S v

Сера – нерастворимое в воде вещество, вот почему выпадает осадок. Прежде, чем приступить к эксперименту, посмотрим на таблицу, которая лежит у вас на столах – инструкция проведения эксперимента (Рисунок 3). В ней указана концентрация тиосульфата натрия в каплях (условная концентрация). Изменять ее будем при помощи воды. Концентрация серной кислоты остается без изменений – 1 капля. В соседней графе карандашом запишите время проведения реакции. Что считать временем начала реакции? Момент сливания растворов тиосульфата натрия, воды и серной кислоты считаем нулевым, далее вы отсчитываете время до появления помутнения. Чтобы лучше увидеть образование серы в реакции, используйте черную бумагу.

Проделаем предварительный опыт взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой и отметим время прохождения реакции (секундная стрелка).

После эксперимента строим график зависимости времени прохождения реакции от концентрации тиосульфата натрия (Рисунок 4) . График строим на полстраницы. Концентрацию откладываем в каплях, время – в секундах. На работу отводится 10 минут. Приступайте.

Посмотрим на результаты эксперимента. На доске ученик заносит свои данные в заранее подготовленную таблицу. Сравниваю с моими данными (опыт провожу накануне). Отмечаю, кто более точно из пар провел эксперимент. Затем ученик рисует график зависимости времени прохождения реакции от концентрации тиосульфата натрия. Класс делает вывод :

скорость химической реакции зависит от концентрации. Чем она больше, тем выше скорость реакции.

Вопросы классу:

1.Почему скорость химической реакции увеличивается, ведь с увеличением концентрации время прохождения реакции уменьшается? (ответ – обратнопропорциональная зависимость скорости и времени - смотри формулу).

2. Как выглядит график зависимости скорости реакции от времени? Ребята строят график (Рисунок 5). Почему?

Зависимость скорости химической реакции от концентрации веществ выражается законом действующих масс (ЗДМ), открытом в XIX веке. Например, для условной реакции

скорость химической реакции равна произведению константы скорости химической реакции k на молярные концентрации реагирующих веществ, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов, если необходимо: ? = k С А С В 2

где С А и С В – молярная концентрация веществ А и В, моль/л.

Физический смыл k : при С А = С В = 1моль/л, то k = v .

Но здесь важно учитывать, в какой среде протекает реакция: в гомогенной или гетерогенной. По ЗДМ в выражение для скорости реакции записывают концентрации веществ в растворенном и газообразном состоянии. Если вещество в твердом состоянии, то его концентрацией пренебрегают (два ученика выходят к доске записать выражение для скорости реакции в гомогенной и гетерогенной среде):

2SO 2 + O 2 = 2SO 3	C + O 2 = CO 2
v = k С O2 С 2 SO2	v = k С O2

То есть, ЗДМ справедлив для гомогенных реакций. А как выглядит выражение для скорости химической реакции для гомогенной и гетерогенной реакции?

Для гомогенной реакции:

Для гетерогенной реакции:

Контроль. Для закрепления темы учащиеся отвечают на вопросы теста (Рисунок 6).

Затем все ответы учащиеся сверяют с экраном, где спроецированы ответы для проверки (Рисунок 7).

Итог урока: углубили знания по теме скорость химических реакций, экспериментально исследовали влияние концентрации веществ на скорость реакции. Я думаю, что вы приобрели новые знания, умения, которые пригодятся вам в будущем. И, наконец, маленькое пожелание на химическом языке.

IV. Рефлексия.

Желаю вам не громкими словами,
Чтоб не взрывались, словно водород, при неудачах
Что за вами следом,
И не были инертны, как неон, в пути,
Что вам пока еще невидан.

Вы будьте терпеливы, как судьба,
Не окисляйтесь, словно группа щелочных металлов,
Трудолюбивыми всегда
На долгие и долгие года.

Пусть будет меньше ингибиторов,
Как бремя, тормозящих путь подчас.
Пусть будет больше индивидуумов,
Талантливых и творческих из вас.

Активны будьте в жизни нашей бешеной,
Словно свободный радикал.
Катализаторами вам в пути обещаны
Любовь, терпение и доброта.

2.1. Цель работы: определить влияние различных факторов на скорость химической реак­ции, ознакомиться с методами определения средней константы скорости, порядка реакции, энергии активации.

2.2. Объекты и средства исследования: 0.1М растворы тиосульфата натрия и серной кислоты, дистиллированная вода, пробирки, две бюретки, пипетка на 2мл, термостат, секундомер.

2.3. Программа работы

2.3.1. Влияние концентрации на скорость реакции .

В результате реакции между серной кислотой и тиосульфатом натрия образуется сера, выделяющаяся в виде мути. Время от начала реакции до момента помутнения (голубоватой опалесценции) зависит от скорости реакции. Это дает возможность судить о средней скорости реакции.

Реакция идет в три стадии:

1) Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + Н 2 S 2 O 3

2) Н 2 S 2 O 3 = H 2 SO 3 + S¯

3) H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2 ­

Суммарное уравнение:

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + SO 2 ­ + S¯ + H 2 O

Самая медленная, скоростьопределяющая, стадия – вторая, следовательно, скорость всего процесса зависит только от концентрации тиосерной кислоты. Так как тиосерная кислота получается в результате реакции ионного обмена, которая идет практически мгновенно, можно считать, что концентрация тиосерной кислоты равна концентрации тиосульфата натрия и скорость всего процесса зависит от концентрации тиосульфата натрия.

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

На основании полученных данных построить график lgV = f (lgC) для определения порядка реакции при температуре T 1 (К). Графики строятся вручную на миллиметровой бумаге в соответствующем масштабе или в программе Microsoft Excel 2007.

Для построения графиков в программе Microsoft Excel 2007 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 x ) и есть n – порядок реакции. Например, n = 0,9919 ≈ 1

Для определения константы скорости реакции k 1 при комнатной температуре следует построить график зависимости V = f(C) также вручную или с помощью программы Microsoft Excel 2007.

Для построения графиков в программе Microsoft Excel 2007 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

2.3.2. Влияние температуры на скорость реакции.

Опыт проводить аналогично предыдущему. Однако растворы тиосульфата натрия и серной кислоты перед смешением предварительно нагреть в термостате в течение 5 минут.

Результаты записать в таблицу 3 (T 2).

По результатам расчетов и измерений построить график V = f(C) и опре­делить константу скорости реакции k 2 при повышенной температуре (Т 2), также используя возможности программы Microsoft Excel 2007. Найти температурный коэффициент скорости реакции:

На основании данных опытов 3.1.1. и 3.1.2. рассчитать энергию ак­тивации реакции Е акт. по формуле:

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

Т 1 и Т 2 -температура, К;

k 1 и k 2 - константы скорости реакции при температурах Т 1 и Т 2 , соответственно, с -1 .

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Неорганическая химия

Министерство образования и науки РФ.. Федеральное государственное бюджетное.. Учреждение высшего профессионального образования..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Химическая посуда
1.1. Цель работы: Изучить виды и назначение химической посуды. 1.2. Теоретические сведения Используемую в лабораториях химическую посуду можно разделить на несколь

Мерная химическая посуда и приемы работы с ней
Мерную посуду используют для измерения объемов жидкостей. К ней относятся: мерные колбы, цилиндры, пипетки и бюретки (рис.3). На правила работы с мерной посудой надо обратить

Весы и правила взвешивания
1.1. Цель работы: Познакомиться с приборами для взвешивания. Научиться взвешивать на лабораторных технических весах. 1.2. Теоретические сведения. Для определения м

Запрещается превышать максимальную грузоподъемность весов
Перед взвешиванием проверяют готовность весов к работе: 1. устанавливают их по уровню, 2. выверяют нулевое положение стрелки. Взвешиваемый предмет помещают на левую чашку

Очистка природной воды
3.1. Цель работы: познакомиться с методами очистки природной воды. 3.2. Объекты и средства исследования: два химических стакана на 300-500 мл, коническая воронка, колба Вюр

Очистка дихромата калия перекристаллизацией
4.1. Цель работы: освоить методику очистки веществ перекристаллизацией. 4.2. Объекты и средства исследования: коническая воронка, химические стаканы на 100 мл, мерный цилин

Очистка йода возгонкой
5.1. Цель работы: освоить методику очистки твердых веществ возгонкой. 5.2. Объекты и средства исследования: химический стакан без носика на 200-300 мл, круглодонная колба н

Определение плотности жидкостей, температуры плавления и температуры кипения веществ
6.1. Цель работы: ознакомиться с физическими характеристиками веществ и методами их определения. 6.2. Объекты и средства исследования: жидкие индивидуальные вещества (гексан, гептан, октан

Получение оксида свинца и металлического свинца из его соли
9.1. Цель работы: ознакомление с методами осаждения, фильтрования, высушивания и прокаливания осадков, а также с восстановлением металлов и их оксидов. 9.2. Объекты и средс

Определение молярной массы легко испаряющихся веществ
1.1. Цель работы: освоить методы определения молярных масс легко испаряющихся веществ и расчеты по уравнению Менделеева-Клапейрона. 1.2. Объекты и средства исследования: со

Определение молярной массы углекислого газа
2.1. Цель работы: освоить методы определения молярных масс газообразных веществ, используя уравнение Менделеева-Клапейрона и относительные плотности газов. 2.2. Объекты и средства ис

Определение молярной массы эквивалентов металлов
3.1. Цель работы: ознакомиться с методом определения молярной массы эквивалентов металлов в реакции взаимодействия металлов с разбавленными кислотами.

Свойства гидроксидов
1.1. Цель работы: изучить реакции получения и свойства гидроксидов 1.2. Объекты и средства исследования: 0,5М растворы сульфата меди(II), сульфата алюминия, хлорида хрома(I

Получение и изучение свойств аммино- , гидроксо- , ацидо- и аквакомплексов
1.1. Цель работы: познакомиться с методами получения, химическими свойствами и устойчивостью комплексных соединений. 1.2. Объекты и средства исследования: 0,5М растворы иод

Измерение тепловых эффектов химических реакций
1.1. Цель работы: выполнение калориметрических измерений и термодинамических расчетов, связанных с энергетикой химических реакций. 1.2. Объекты и средства исследования: кал

Влияние изменения концентрации реагирующих веществ на хими­ческое равновесие
3.1. Цель работы: установить, как влияет изменение концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие. 3.2. Объекты и средства исследования: 0,1М раствор хлорида железа (III), насыщ

Способы выражения концентрации растворов
Способ выражения концентрации Формула Название и определение Обозначения и единица измерения

Явления, наблюдаемые при растворении
1.1. Цель работы: изучить явления, происходящие при растворении твердых, жидких и газообразных веществ в воде, объяснить наблюдаемые явления с точки зрения гидратной теории растворо

Определение растворимости веществ в воде
2.1. Цель работы: изучить свойства насыщенных и пересыщенных растворов, научиться определять растворимость веществ, изучить зависимость растворимости различных веществ от температур

Образование и растворение осадков
3.1. Цель работы: изучить условия образования и растворения осадков. 3.2. Объекты и средства исследования: 1н растворы нитрата свинца (II), хлорида натрия, хлорида магния, хлорида бария, б

Приготовление и титрование растворов
4.1. Цель работы: ознакомиться с методами приготовления растворов и определения их концентрации, выраженной в различных единицах. Освоить метод титрования растворов. Определить врем

Определение жесткости водопроводной воды
5.1. Цель работы: изучить метод объемного анализа растворов (титрование) при определении временной жесткости водопроводной воды. Научиться производить расчеты по концентрации электр

Определение электропроводности раствора и константы диссоциации слабого электролита
6.1. Цель и задачи работы: изучить кондуктометрический метод анализа. Установить зависимость удельной и эквивалентной электропроводности от концентрации раствора. Изучить закон разбавления Оствальд

Гидролиз солей
7.1. Цель и задачи работы: изучение процессов гидролиза солей различного типа. Установление влияния температуры, разбавления, реакции среды, заряда иона-комплексообразователя на сте

Тиосерная кислота. Тиосульфат натрия. Получение, свойства, применение.

К эфирам серной кислоты относятся диалкилсульфаты (RO2)SO2. Это высококипящие жидкости; низшие растворимы в воде; в присутствии щелочей образуют спирт и соли серной кислоты. Низшие диалкилсульфаты - алкилирующие агенты.
Диэтилсульфат (C2H5)2SO4. Температура плавления -26°С, температура кипения 210°С, растворим в спиртах, нерастворим в воде. Получен взаимодействием серной кислоты с этанолом. Является этилирующим агентом в органическом синтезе. Проникает через кожу.
Диметилсульфат (CH3)2SO4. Температура плавления -26,8°С, температура кипения 188,5°С. Растворим в спиртах, плохо - в воде. Реагирует с аммиаком в отсутствие растворителя (со взрывом); сульфирует некоторые ароматические соединения, например эфиры фенолов. Получают взаимодействием 60%-ного олеума с метанолом при 150°С, Является метилирующим агентом в органическом синтезе. Канцероген, поражает глаза, кожу, органы дыхания.
Тиосульфат натрияNa2S2O3

Соль тиосерной кислоты, в которой два атома серы имеют различные степени окисления: +6 и -2. Кристаллическое вещество, хорошо растворимо в воде. Выпускается в виде кристаллогидрата Na2S2O3 5Н2O, в обиходе называемый гипосульфитом. Получают взаимодействием сульфита натрия с серой при кипячении:
Na2SO3+S=Na2S2O3
Как и тиосерная кислота, является сильным восстановителем, Легко окисляется хлором до серной кислоты:
Na2S2O3+4Сl2+5Н2О=2H2SO4+2NaCl+6НСl
На этой реакции было основано применение тиосульфата натрия для поглощения хлора (в первых противогазах).
Несколько иначе происходит окисление тиосульфата натрия слабыми окислителями. При этом образуются соли тетратионовой кислоты, например:
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI
Тиосульфат натрия является побочным продуктом в производстве NaHSO3, сернистых красителей, при очистке промышленных газов от серы. Применяется для удаления следов хлора после отбеливания тканей, Для извлечения серебра из руд; является фиксажем в фотографии, реактивом в иодометрии, противоядием при отравлении соединениями мышьяка, ртути, противовоспалительным средством.

Тиосерная кислота - неорганическое соединение, двухосновная сильная кислота с формулой H 2 SO 3 S. Бесцветная вязкая жидкость, реагирует с водой. Образует соли - неорганические тиосульфаты. Тиосерная кислота содержит два атома серы, один из которых имеет степень окисления +4, а второй - электронейтрален.

Получение

· Реакция сероводорода и триоксида серы в этиловом эфире при низких температурах:

· Действие газообразного хлористого водорода на тиосульфат натрия:

Физические свойства

Тиосерная кислота образует бесцветную вязкую жидкость, не замерзающую даже при очень низкой температуре. Термически неустойчива - разлагается уже при комнатной температуре.

Быстро, но не мгновенно, разлагается в водных растворах. В присутствии серной кислоты разлагается мгновенно.

Химические свойства

· Термически очень неустойчива:

· В присутствии серной кислоты разлагается:

· Реагирует со щелочами:

· Реагирует с галогенами:

Образует сложные эфиры - органические тиосульфаты.

Тиосульфа́т на́трия (антихлор , гипосульфит , сульфидотриоксосульфат натрия ) - Na 2 S 2 O 3 или Na 2 SO 3 S, соль натрия и тиосерной кислоты, образуеткристаллогидрат Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O.

Получение

· окислением полисульфидов Na;

· кипячение избытка серы с Na 2 SO 3:

· взаимодействием H 2 S и SO 2 с NaOH (побочный продукт в производстве NaHSO 3 , сернистых красителей, при очистке промышленных газов от S):

· кипячение избытка серы с гидроксидом натрия:

затем по приведённой выше реакции сульфид натрия присоединяет серу, образуя тиосульфат натрия.

Одновременно в ходе этой реакции образуются полисульфиды натрия (они придают раствору жёлтый цвет). Для их разрушения в раствор пропускают SO 2 .

· чистый безводный тиосульфат натрия можно получить реакцией серы с нитритом натрия в формамиде. Эта реакция количественно протекает (при 80 °C за 30 минут) по уравнению:

· растворение сульфида натрия в воде в присутствии кислорода воздуха:

Физические и химические свойства

Бесцветные моноклинные кристаллы. Молярная масса 248,17 г/моль (пентагидрат).

Растворим в воде (41,2 % при 20 о С, 69,86 % при 80 о С).

При 48,5 °C кристаллогидрат растворяется в своей кристаллизационной воде, образуя перенасыщенный раствор; обезвоживается около 100 о С.

При нагревании до 220 °C распадается по схеме:

Тиосульфат натрия - сильный восстановитель:

С сильными окислителями, например, свободным хлором, окисляется до сульфатов или серной кислоты:

Более слабыми или медленно действующими окислителями, например, иодом, переводится в соли тетратионовой кислоты:

Приведённая реакция очень важна, так как служит основой иодометрии. Следует отметить, что в щелочной среде окисление тиосульфата натрия иодом может идти до сульфата.

Выделить тиосерную кислоту (тиосульфат водорода) реакцией тиосульфата натрия с сильной кислотой невозможно, так как она неустойчива и тут же разлагается:

Расплавленный кристаллогидрат Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O очень склонен к переохлаждению.

Применение

· для удаления следов хлора после отбеливания тканей

· для извлечения серебра из руд;

· фиксаж в фотографии;

· реактив в иодометрии

· противоядие при отравлении: As, Br, Hg и другими тяжёлыми металлами, цианидами (переводит их в роданиды) и др.

· для дезинфекции кишечника;

· для лечения чесотки (совместно с соляной кислотой);

· противовоспалительное и противоожоговое средство;

· может использоваться как среда для определения молекулярных весов по понижению точки замерзания (криоскопическая константа 4,26°)

· в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E539 .

· добавки для бетона.

· для очищения тканей от иода

· Марлевые повязки, пропитанные раствором тиосульфатом натрия, использовали для защиты органов дыхания от отравляющего вещества хлора в Первую мировую войну.

Преподаватель: Кораблёва А.А.

ОТЧЕТ

О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

ПО КУРСУ: ОБЩАЯ ХИМИЯ

" СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ В РАСТВОРАХ "

ОФ 62 5528 1.04 ЛР

Работу выполнил

студент группы

Санкт – Петербург

Цель работы:

Определить константу скорости, температурный коэффициент, энергию активации реакции взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой.

В данной лабораторной работе изучается реакция между тиосульфатом натрия (гипосульфитом) Na2S2O3 и серной кислотой H2SO4.

Эта реакция протекает в две стадии:

1) (быстро)

Первая стадия ионного обмена протекает практически мгновенно. Тиосерная кислота неустойчивое соединение, распадающееся с выделением белого осадка серы.

2) (медленно)

О скорости реакции можно судить по появлению опалесценции и дальнейшему помутнению раствора от выпавшей серы.

Суммарная реакция определяется второй стадией процесса и зависит от концентрации H2SO4 , а значит и Na2S2O3 (реакция псевдомолекулярна).

Кинетическое уравнение имеет вид:

Приборы и реактивы:

Термостаты, термометры, мерные цилиндры, пробирки, пробиркодержатели, секундомер, растворы Na2S2O3 и H2SO4 .

Опыт №1:

Влияние тиосульфата на скорость химической реакции.

Зависимость скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия.

Обработка результатов опыта:

Рассчитываем относительную скорость реакции по формуле:

2. Исходя из кинетического уравнения, определяем значение константы скорости реакции:

Р

3. Определяем среднее значение константы для данной комнатной температуры, в данном случае Т = 14 град цельс.

4
. Выразить зависимость скорости реакции от концентрации тиосульфата – графически. (см. рис.№1).

5. Графически определяем константу скорости реакции как тангенс угла наклона прямой ОА к оси абсцисс. Сравниваем графически определенную константу с ее аналитическим значением.

КГР = tg = 0.162 КСР = 0.17 КГР  КСР

Опыт №2:

Влияние температуры на скорость химической реакции.

	Температура опыта, Т, град цельс.	реакции t, с	Относит. скорость реак. V, 1/с	Конст. скор. реак. К, л/моль*с

Обработка результатов опыта:

1.Рассчитываем относительную скорость реакции при каждой температуре:

Результаты смотреть в вышеприведенной таблице.

2.Исходя из кинетического уравнения определяем значение константы для каждой температуры:

Р
езультаты смотреть в вышеприведенной таблице.

3.Выражаем графически влияние температуры на скорость химической реакции. (см. рис.№2).

4.Исходя из уравнения Ван-Гоффа определяем для каждого температурного интервала значение температурного коэффициента и вычисляем его среднее значение:

К2/К1 = 1 = 2.42

К3/К2 = 2 = 1.97 сред = 2.3

К4/К3 = 3 = 2.49

5
. Исходя из уравнения Аррениуса вычисляем аналитическое значение энергии активации для каждого температурного интервала:

Е
а1 = 61785 Дж/моль Еа2 = 50729 Дж/моль Еа3 =72882 Дж/моль

И вычисляем его среднее значение:

ЕаСРЕД = 61798 Дж/моль

6. Выстраиваем графическую зависимость lgK от 1/Т по вычисленным константам скоростей при разных температурах и определяем энергию активации графическим способом (см. рис. №3).

tg = - Еа / 2.3 R , следовательно

ЕаГР = -2.3 R tg = -2.3 * 8.3 * tg = 19.09* 3230 = 61660 Дж/моль

7. Сравниваем значения энергии активации полученные графическим и аналитическим путем:

ЕаГР = 61660 Дж/моль ЕаСРЕД = 61798 Дж/моль ЕаГР  ЕаГР

Вывод:

При температуре равной const, скорость химической реакции пропорциональна концентрации веществ, участвующих в этой реакции. (см. рис.№1)

С увеличением температуры скорость химической реакции увеличивается

При условии, что концентрация остается неизменной. Это можно объяснить тем, что с ростом температуры атомы веществ переходят в более возбужденное состояние, т. е. они получают дополнительную энергию – энергию активации, необходимую для разрыва химической связи и образования нового вещества.