Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции в гомогенной системе

Общие указания:

Эту зависимость можно обнаружить на примере реакции взаимодействия водного раствора тиосульфата натрия с серной кислотой, протекающей по уравнению:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ ® Na₂SO₄ + Н₂О + SO₂ + S¯.

Исследуемая реакция протекает в несколько стадий:

1) Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ ® Na₂SO₄ + H₂S₂O₃;

2) H₂S₂O₃ ® H₂SO₃ + S¯;

3) H₂SO₃ ® Н₂О + SO₂.

Реакции 1,3 протекают мгновенно. Наиболее медленной является реакция 2, что и определяет общую скорость реакции. Эта реакция является реакцией первого порядка. Нерастворимая сера выделяется в виде голубовато-белой опалесценции (мути). Время от начала реакции до появления первых следов мути зависит от концентрации реагирующих веществ и температуры. Для реакции первого порядка скорость химических реакций можно найти по формуле: υ = 1/τ , где τ - время протекания реакции.

Ход работы:

Проводят контрольный опыт: наливают в пробирку 1 мл раствора H₂SO₄, в другую пробирку - 5 мл раствора Na₂S₂O₃. Доливают в пробирку с кислотой раствор тиосульфата натрия и хорошо встряхивают. Наблюдают начало реакции по появлению голубовато-белой опалесценции.

Проводят еще пять аналогичных опытов, изменяя концентрацию раствора Na₂S₂O₃ путем разведения его водой в соответствии с данными таблицы 3. Сливают попарно приготовленные растворы (раствор 1 вливают в раствор 2) и отсчитывают время по секундомеру с момента сливания растворов до начала появления мути. Данные опыта заносят в таблицу 4.

Т а б л и ц а 4

Экспериментальные данные зависимости υ = f (c)

№ п/п	Раствор 1	Раствор 2, V H2SO4 , мл	Vобщ	С* Na2S2O3 ´10-2 моль/л	с	υ = ´10-2, c-1
V Na2S2O3 мл	V H2O мл
		-

Рассчитывают концентрации С^*(Na₂S₂O₃) по формуле:

С^*( Na₂S₂O₃) = моль/л, где С⁰(Na₂S₂O₃) = 0,1 моль/л,

С⁰(H₂SO₄) = 0,5 моль/л .

Рассчитывают скорость реакции. Рассчитывают k - константу скорости. Строят график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. На оси абсцисс откладывают в определенном масштабе относительные концентрации тиосульфата натрия, на оси ординат - соответствующие им скорости.