Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006



страница5/13
Дата29.10.2012
Размер1.1 Mb.
ТипПрактикум
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Катализ



Катализом называют процесс изменения скорости реакции под действием катализаторов. Катализатор – это вещество, которое изменяет скорость реакции, но не расходуется в результате реакции. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. В гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в одной и той же фазе, а при гетерогенном катализе они находятся в разных фазах. Механизм действия как гомогенного, так и гетерогенного катализа обычно заключается в образовании промежуточного комплекса, состоящего из катализатора и исходного вещества, (реже – промежуточного соединения), дальнейший распад которого определяет скорость и селективность всего процесса. Например, для каталитической реакции

К

А + В = С
механизм действия катализатора К можно схематично представить следующим образом

А + К = АК, АК + В = С + К (АК  промежуточный комплекс).
Катализаторы, которые снижают энергию активации и повышают скорость реакции, называют положительными.

Отрицательные катализаторы замедляют реакцию, связывая промежуточные молекулы. Их часто называют ингибиторами.

Каталитические реакции, в которых катализатором является один из продуктов реакции, называются автокаталитическими (автокатализ).

Лабораторная работа

Химическая кинетика. Катализ


Цель работы

Изучение влияния концентрации, температуры, катализатора на скорость химических реакций и измерение каталитической активности катализатора.

Оборудование и реактивы

Пробирки. Стаканы. Секундомер. Термометр. Цилиндры. Микрошпатель. Мел (кусочки и порошок). Сульфат марганца (II) (крист.). Оксиды свинца (IV) и марганца (IV). Растворы: тиосульфата натрия (III) (разб.), роданида калия (разб.), соляной кислоты (разб.), щавелевой кислоты (1 М), серной кислоты (1М), перманганата калия (0,1 М), перекиси водорода (3% и 30%).
Опыт 1. Зависимость скорости гомогенной реакции от концентрации исходных реагентов

Эту зависимость можно изучить на классическом примере гомогенной реакции взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой, протекающей по уравнению

Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓ + SO2↑ + H2O.
Сера в первый момент образует с водой коллоидный раствор (едва уловимое помутнение). Необходимо измерить по секундомеру время от момента сливания до появления едва заметной мути. Зная время протекания реакции (в секундах), можно определить относительную скорость реакции, т.е. величину, обратную времени: .

Для опыта следует приготовить три сухие чистые пробирки, пронумеровать их.
В первую внести 4 капли раствора тиосульфата натрия и 8 капель воды; во вторую – 8 капель тиосульфата натрия и 4 капли воды; в третью – 12 капель тиосульфата натрия. Пробирки встряхнуть.

Если условно обозначить молярную концентрацию тиосульфата натрия в пробирке 1 через «с», то соответственно в пробирке 2 будет 2 с моль, в пробирке 3 – 3 с моль.

В пробирку 1 внести одну каплю серной кислоты, одновременно включить секундомер: встряхивая пробирку, следить за появлением мути в пробирке, держа ее на уровне глаз. При появлении малейшей мути остановить секундомер, отметить время реакции и записать в таблицу.

Проделать аналогичные опыты со второй и третьей пробирками. Данные опыта внести в лабораторный журнал в виде таблицы.




про-бир-ки

Количество раствора Na2S2O3 в каплях

Коли-чество капель

воды

Коли-чество капель H2SO4

Общий объём раствора в

каплях

Концентрация Na2S2O3

в молях

Время реакции

τ , с

Относительная скорость V=1/τ,

c-1

1

2

3

4

8

12

8

4

-

1

1

1

13

13

13

c

2c

3c








По полученным данным построить график зависимости VC, откладывая по оси абсцисс концентрацию, а по оси ординат – скорость.

Какой линией выражается найденная зависимость? Должна ли линия проходить через начало координат?

Опыт 2. Зависимость скорости гомогенной реакции от температуры

Эту зависимость можно наблюдать на той же системе
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓ + SO2↑ + H2O.
Приготовить три чистые сухие пробирки, пронумеровать их. В каждую из них внести по 10 капель раствора тиосульфата натрия. Пробирку № 1 поместить в стаканчик с водой при комнатной температуре и через 1…2 минуты отметить температуру. Затем в пробирку добавить одну каплю серной кислоты, одновременно включить секундомер и остановить его при появлении слабой, едва заметной мути. Отметить время в секундах от момента добавления кислоты в пробирку до появления мути. Записать результат в таблицу.

Затем повысить температуру воды в стакане точно на 100 либо нагреванием на плитке, либо смешиванием с горячей водой. Поместить в эту воду пробирку № 2, выдержать несколько минут и добавить одну каплю серной кислоты, включив одновременно секундомер, встряхивать пробирку с содержимым в стаканчике с водой до появления мути. При появлении едва заметной мути выключить секундомер и внести показания секундомера в таблицу.



пп

Температура

опыта

t, 0C

Время помутнения раствора

τ, с

Относительная скорость

реакции

1/τ,с-1

Температурный коэффициент

γ

1

2

3

20

30

40











Аналогичный опыт провести с третьей пробиркой. Температуру в стакане предварительно повысить ещё на 100, поместить в неё пробирку № 3, выдержать несколько минут и добавить одну каплю серной кислоты, одновременно включив секундомер и встряхивая пробирку.

Результаты опытов выразить графиком, откладывая по оси ординат скорость, а по оси абсцисс – температуру.

Определить температурный коэффициент реакции γ:
, и .

Сделать вывод о влиянии температуры на скорость реакции. Энергию активации рассчитать по формуле


для температур Т1 и Т2, Т2 и Т3, а также среднюю Еа.
Опыт 3. Влияние поверхности реагирующих веществ на скорость реакции в гетерогенной системе

Уравновесить на технических весах кусочек мела и такую же массу порошка мела – приблизительно 0,5 г. В две пробирки налить по 5 мл разбавленной соляной кислоты и внести в них одновременно навески мела: кусочек – в одну пробирку, порошок – в другую. Отметить время, которое потребуется для полного растворения мела. В какой пробирке реакция протекает быстрее и почему?

Написать уравнение реакции и математическое выражение закона действующих масс. Сделать вывод о влиянии поверхности реагирующих веществ на скорость реакции, протекающей в гетерогенной системе.

Опыт 4. Качественное определение активности различных катализаторов на примере разложения пероксида водорода

Пероксид водорода разлагается при комнатной температуре в присутствии различных катализаторов по уравнению
2 H2O22 H2O + O2.
Изучить действие двух катализаторов на скорость разложения пероксида водорода: оксида свинца (IV) и оксида марганца (IV).

В две пробирки внести по 10 капель 30 %-ного раствора пероксида водорода. В одну пробирку добавить немного (на кончике шпателя) оксида свинца (IV), а в другую – столько же оксида марганца (IV). О скорости разложения пероксида водорода судят по интенсивности выделения пузырьков газа. Как доказать, что в обеих пробирках выделяется кислород? Какой из использованных катализаторов эффективней?
Опыт 5. Гетерогенный катализ. Изучение влияния количества катализатора на скорость разложения пероксида водорода

В две пробирки с помощью мерного цилиндра налить по 5 мл 3 %-го раствора пероксида водорода. В первую пробирку добавить на кончике шпателя порошка оксида марганца (IV), во вторую  в два раза больше. Записать время начала и окончания выделения пузырьков кислорода в обеих пробирках. Сделать вывод о влиянии количества катализатора оксида марганца (IV) на скорость разложения пероксида водорода.
Опыт 6. Автокатализ

Изучить явление автокатализа на примере взаимодействия перманганата калия с щавелевой кислотой, протекающей по уравнению
5 H2C2O4 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 = 10 CO2 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O.
В пробирку внести одну каплю раствора перманганата калия. Добавить к раствору дистиллированной воды в таком количестве, чтобы получился прозрачный розовый раствор. В сухую пробирку налить 10 капель полученного розового раствора и добавить 2 капли щавелевой кислоты и 4 капли раствора серной кислоты. Смесь перемешать, встряхнув пробирку. Тут же включить секундомер. Отметить время обесцвечивания раствора.

Повторить опыт в другой пробирке, предварительно добавив к смеси растворов один кристаллик сульфата марганца (II).

Объяснить, почему во втором случае реакция протекает быстро, а в первом она постепенно ускоряется.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Похожие:

Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconУчебное пособие Уфа 2006 удк 519. 8 Б 19 ббк 22. 1: 22. 18 (Я7)
Бакусова С. М. Математика. Часть Математическое программирование / Учебное пособие. Уфа: ООО полиграфстудия «Оптима», 2006. – 71...
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconПрактикум по химии Братск 2006 удк 543 Аналитический сигнал: Практикум по химии/ М. А. Варданян. Братск: гоу впо «БрГУ», 2006. 35с
Аналитический сигнал: Практикум по химии/ М. А. Варданян. Братск: гоу впо «БрГУ», 2006. 35с
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconПрактикум Васильева, Грановская «Лаб. Практикум общей и неорганической химии»
Предметом изучения химии является вещество. Веществом называется вид материи, имеющий массу покоя. Цель химии получать вещества с...
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconУчебное пособие Уфа 2006 удк 330. 43
Еникеев Т. И. Эконометрика. / Учебное пособие. Уфа: ООО полиграфстудия «Оптима». 2006. 116 с., табл. 7, рис. 5, библ. –24 наз
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconМатематика часть 3 Основы интегрального исчисления
Математика. Учебное пособие. Часть Основы интегрального исчисления. – Уфа: Уфимск гос акад экон и сервиса, 2006. – 45 с
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconПрактикум по аналитической химии учебное пособие
Практикум предназначен для студентов химического факультета, обучающихся по специальности 011000- «Химия»
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconИштирякова д. К
Математика. Часть Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных. Дифференциальные уравнения. Ряды: Учебное пособие /...
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconЗакон республики татарстан о внесении изменения в бюджетный кодекс республики татарстан принят
Татарстана, 2004, n 4-5; 2005, n 6 (II часть), n 10 (I часть), n 12 (IV часть); 2006, n 6 (I часть), n 12 (I часть); 2007, n 8, n...
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconПрактикум по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»
Лабораторный практикум по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» / Уфимск гос авиац техн ун-т; Сост.:...
Практикум по химии Часть 1 Уфа 2006 iconПрактикум xix xx xxi xxii xxiii xxiv xxv xxvi xxvii xxviii
Культурология. Практикум / Е. В. Бранская, Е. А. Дядина, В. Е. Леонов и др.; Под редакцией М. И. Панфиловой. – Спб.: Спбгиэу, 2006....
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org