Федеральное агентство по образованию государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
Нижегородский Государственный Технический Университет
Дзержинский политехнический институт
Кафедра “Биотехнология, физическая и аналитическая химия”
Кинетика гомогенных химических реакций
ОТЧЕТ
к лабораторной работе по дисциплине “Физическая химия”
“Изучение кинетики иодирования ацетона”
Вариант 10
Преподаватель:
Шишулина А.В.
Студент:
Коробков Д.А.
группа 06-ХТПЭУМ
Дзержинск, 2008 г.
Задание
Исследовать кинетику йодирования ацетона.
Условия опыта:
/>ºC
/>
/>
/>
Определить частный порядок по йоду, временной и по начальным скоростям. Данные опытов обработать интегральным уравнением и сделать заключение об общем порядке реакции:
/>
Цель работы
Определить частные и общий порядок реакции, рассчитать константы скорости реакции. Сопоставить экспериментально найденное кинетическое уравнением выведенным по заданной совокупности элементарных стадий.
Теоретическая часть
Химическая кинетика – это учение о скорости химической реакции, о факторах, определяющих скорость химической реакции.
Скоростью химической реакции называют изменение количества молей участников реакции в единицу времени в единицы объема.
/>
т.к. />, то
/>
Механизм химической реакции – это совокупность стадий, которые определяют данный химический процесс.
Зависимость концентрации от времени называют кинетической кривой />
Кинетическое уравнение – это уравнение которое отображает зависимость скорости химической реакции от концентрации участников химической реакции.
/> />
/>
где /> — частный порядок реакции.
Общий порядок реакции равен сумме частных порядков реакции
/>
Частный порядок – показатель степеней концентраций в кинетическом уравнении.
Основные постулаты химической кинетики:
Скорость простой химической реакции зависит только о концентраций исходных веществ и эта скорость пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их стехиометрическим коэффициентам.
/>
/>
Молекулярность реакции – это число молекул, которые должны столкнуться, чтобы произошло взаимодействие. Молекулярность равна сумме стехиометрических количеств веществ.
В кинематическое уравнение входит еще одна величина – константа скорости реакцииk.
k зависит от: природы реагирующих веществ, температуры, давления, среды, наличия катализатора.
k не зависит от концентрации реагирующих веществ.
Физический смысл константы скорости реакции: k есть скорость химической реакции когда концентрации участников реакции равны единице.
Дифференциальные методы определения частного порядка по данному веществу
1. Определение частного порядка по какому-либо веществу по начальным скоростям реакции
Кинетическое уравнение в начальный момент времени будет иметь вид:
/>
Начальные концентрации соляной кислоты и ацетона остаются неизменными, поэтому внесем их в константу скорости и получим:
/>
Логарифмируя это уравнение получим:
/>
/> находим из графика />
/> нам известна из задания, она равна 0.01; 0.015; 0.02 />
Строим зависимость />.Тангенс угла наклона будет порядком реакции по йоду.
2. Определение частного порядка по реагенту, когда его начальная концентрация намного меньше концентрации других веществ
Концентрация йода заметно меньше концентрации других участников реакции, поэтому можно считать концентрации ацетона и соляной кислоты постоянными:
/>, тогда
/>
Логарифмируя получим
/>
/> определи по графику />
Строим зависимость />.Тангенс угла наклона будет частным порядком реакции q.
Экспериментальная часть
В две мерные колбы на 50 мл помещаем растворы HCl (10 мл) и 11.6 мл I2, в другую 10 мл ацетона (Во втором и третьем опыте в колбу помещаем 17,4 и 23 мл раствора J2).
Затем содержимое колб быстро и одновременно сливаем в термостатируемый реактор. В момент, когда сольется примерно половина объема колб включают секундомер фиксируя начало реакции.
Пипеткой на 10 мл отбираем пробы и переносим их в заранее приготовленные колбы для титрования, содержащие 10 мл раствора />.
Взятые пробы титруем раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала.
Текущую концентрацию йода определяем по формуле:
/>, где
/> — текущая концентрация йода, />
/> — текущая концентрация раствора />, />
/>=0.01724/>
/> — объем тиосульфата натрия, пошедший на титрование пробы, мл
объем пробы равен 10 мл.
Экспериментальные данные заносим в таблицы:
/>ºC /> табл. 1
№ пробы
Время t, с
Объем />, мл
/>, />
1
106
9.9
0.00853
2
620
9.7
0.00836
3
812
9.6
0.00827
4
1687
9.4
0.00810
5
2315
9.2
0.00793
6
3272
8.6
0.00741
7
4200
8.4
0.00724
8
5700
7.7
0.00660
9
8400
6.2
0.00534
/> /> табл. 2
№ пробы
Время t, с
Объем />, мл
/>, />
1
149
14.8
0.01275
2
1863
14.5
0.01249
3
3197
13.6
0.01172
4
4025
13.2
0.01137
5
5785
12.5
0.01077
6
7481
11.8
0.01017
7
8149
11.5
0.00991
/>ºC /> табл. 3
№ пробы
Время t, с
Объем />, мл
/>, />
1
1740
18.8
0.01621
2
2433
18.5
0.01595
3
3586
18.0
0.01552
4
5917
17.1
0.01474
5
1080
16.1
0.01388
6
13680
15.4
0.01327
По табл. 1, 2, 3 строим графики зависимости />
1-й график
Из графиков зависимости /> находим начальные скорости W0 и средние скорости Wср.
табл. 4
lnW0
/>
/>
– 14.85
– 4.61
/>
– 14.85
– 4.19
/>
– 14.88
– 3.91
табл. 5
/>
/>
/>
– 10.05
– 4.79
/>
– 12.04
– 4.58