Опыт 1. Зависимость скорости химической реакции от концентраций реагирующих веществ

Зависимость скорости химической реакции от концентраций реагирующих веществ выражается законом действующих масс.

Рассмотрим реакцию взаимодействия соляной кислоты и тиосульфата натрия Na₂S₂O₃:

В том случае, если бы реакция шла в одну стадию, описываемую приведенным уравнением, ее скорость выражалась бы уравнением:

.

Тиосерная кислота нестойка, она практически сразу распадается с выделением серы по реакции:

Чем быстрее в системе образуется тиосерная кислота, тем раньше становится заметным появление частиц серы. Длительность реакции оценивается по промежутку времени от момента сливания растворов реагирующих веществ до момента появления голубоватой дымки (частиц серы).

При проведении опыта используются растворы тиосульфата натрия (концентрация 0,1 моль/л); соляной кислоты (концентрация 0,1 моль/л) и дистиллированная вода. Объемы растворов каждого из реагентов отмеряются мерными пробирками с указанииями их формул. Наливать раствор реагента в пробирку с формулой другого вещества запрещается.

Проведение работы:

возьмите три цилиндрические пробирки и налейте:

- в первую 5 мл раствора тиосульфата натрия;

- во вторую 5 мл раствора тиосульфата натрия и 5 мл воды;

- в третью 4 мл раствора тиосульфата натрия и 8 мл воды;

- в четвертую 2 мл раствора тиосульфата натрия и 10 мл воды.

В первую пробирку быстро добавьте при перемешивании 5 мл соляной кислоты и одновременно включите секундомер. При появлении в пробирке голубоватой мути образующихся частиц серы выключите секундомер и запишите результаты измерения времени реакции в таблицу:

№ п/п	Объем (V 0), мл	Концентрация (С), моль/л	Время реакции (τ), с	Относительная скорость (u =1/ τ), с-1
Na2S2O3	HCl	H2O	Na2S2O3	HCl

Повторите опыт, добавив во вторую пробирку 5 мл соляной кислоты, в третью 4 мл соляной кислоты, а в четвертую 2 мл соляной кислоты. Помните о том, что соляную кислоту следует приливать в последнюю очередь.

Расчет начальных концентраций реагентов (С) (в момент их смешивания в пробирке) следует вести по формуле:

,

где С ₀ – исходная концентрация реагента (0,1 моль/л);

V ₀и V – объемы реагента и смеси соответственно, мл.

Заполните таблицу и на основании ее данных постройте график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Отвечает ли форма полученной кривой приведенному ранее уравнению скорости и почему? На основании полученных результатов сделайте вывод о влиянии концентрации реагентов на скорость химической реакции.