Файл: Методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ по учебной дисциплине ен. 01 Химия.docx
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 405
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3COOH), серной кислоты (H2SO4), тиосульфата натрия (Na2S2О3), перекиси водорода, концентрированная соляная кислота (НСl) (d = 1,19 г/см3), насыщенные растворы хлорида железа (III) (FeCl3), роданида аммония (NH4SCN), кристаллические NH4CI, оксид марганца (IV).
Теоретическая часть
Скорость химической реакции (υ)- определяется изменением концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени: υ =
Гомогенные системы - реакции, компоненты которых находятся в одинаковом физическом состоянии - в газообразном или растворенном :
аАгаз + вВгаз→сСгаз +dDгаз
По закону действующих масс:
Скорость прямой реакции равна: υ пр. = Кпр.∙ СА а ∙ СВ в
Скорость обратной реакции равна: υ обр.= Кобр..∙ СС с ∙ СD d.
К - константа скорости, величина постоянная;
С - молярные концентрации (давление) реагентов
Гетерогенные системы - реакции, компоненты которых находятся в разных физических состояниях - в газообразном, в растворенном, в твердом.
Скорость реакции изменяется только в зависимости от концентрации газов и растворенных веществ: аАтверд.. + вВгаз→ сСжидк.
Скорость прямой реакции равна: υ пр. = Кпр.∙СВ в
Скорость обратной реакции равна: υ обр.= Кобр..∙ СС с
Факторы, влияющие на скорость реакции
где V2 и V1 - скорости реакций при температурах t2 и t1; γ - температурный коэффициент скорости реакции.
Ознакомьтесь с правилами по технике безопасности при работе в химической лаборатории и распишитесь в журнале по ТБ.
Ход работы
Опыт 1. Влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции
1) Взять три пробирки и налить по 1 мл раствором кислот одинаковой концентрации: в первую – уксусной, во вторую – хлороводородной, в третью – серной. Во все пробирки внести по одинаковому кусочку гранулированного цинка. Отметить различную интенсивность выделения водорода.
Написать уравнения реакций цинка с уксусной, хлороводородной и серной кислотами. Сделать вывод о влиянии природы реагирующих веществ на скорость реакции.
2) Налейте в три пробирки по 5 мл раствора соляной кислоты и одновременно в одну бросьте гранулу алюминия, в другую - цинка, в третью гранулу меди. В какой из пробирок реакция пошла и почему? Составьте уравнения реакций взаимодействия металлов с соляной кислотой. Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от природы реагирующих веществ.
Опыт 2. Влияние степени измельчения на скорость реакции в гетерогенной системе
Взять два кусочка мела (карбонат кальция) приблизительно одинакового размера. Один из кусочков поместить в пробирку, а другой измельчить и порошок перенести в другую пробирку. В обе пробирки внести одновременно по 1 мл концентрированной хлороводородной кислоты. Сравнить время растворения мела в каждом случае.
Составить уравнение реакции между карбонатом кальция и хлороводородной кислотой. Сделать вывод о влиянии степени измельчения твердых веществ на скорость реакции.
Опыт 3. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции в гомогенной системе (взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой)
Провести вначале качественный опыт. Для этого в пробирку внести 5-10капель раствора тиосульфата натрия и 3-5 капель раствора серной кислоты. Наблюдать появление слабой опалесценции и дальнейшее помутнение раствора от выпавшей свободной серы.
Приготовить три раствора тиосульфата натрия различной концентрации. Для этого в три сухие пробирки внести:
в первую - 4 капли раствора тиосульфата натрия и 8 капель воды,
во вторую - 8 капель раствора тиосульфата натрия и 4 капли воды;
в третью - 12 капель раствора тиосульфата натрия. Содержимое первых двух пробирок осторожным встряхиванием перемешать.
В первую пробирку внести одну каплю раствора серной кислоты. По секундомеру измерить время от момента добавления кислоты до появления в растворе заметной опалесценции. Аналогично определить время течения реакции во второй и третьей пробирках.
Вычислить скорость реакции в каждом опыте как величину, обратную времени протекания реакции. Результаты опыта занести в таблицу 1 по форме.
Таблица 1
Построить график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ и сделать вывод о характере этой зависимости.
Реакция тиосульфата натрия с серной кислотой протекает по уравнению:
Na2S2О3 + H2SO4 → Na2SО4 + S + SО2 +H2О.
Опыт 4.Влияние температуры на скорость реакции
В три пробирки налить по 3 мл раствора серной кислоты (одинаковой концентрации). В каждую пробирку поместить навеску порошка оксида меди (II). Первую пробирку оставить в штативе; вторую – опустить в стакан с горячей водой; третью – нагреть в пламени спиртовки.
Составить уравнение реакции между оксидом меди (II) и серной кислотой. Сделать вывод о зависимости скорости реакции от температуры.
Опыт 5. Влияние катализатора на скорость реакции
Налейте в пробирку 1-2 мл раствора перекиси водорода (Н2О2). Поднесите тлеющую лучинку. Добавьте к перекиси водорода немного оксида марганца (IV). Отметьте, что произошло со скоростью реакции. Поднесите к отверстию пробирки тлеющую лучинку. Что наблюдаете? Оксид марганца (IV) (а также железо, хром, свинец, серебро, марганец и их соли) является в данной реакции катализатором - веществом, ускоряющим реакцию, но само при этом не расходующееся.
Запишите наблюдения и соответствующее уравнение реакции.
Опыт 6. Влияние концентрации реагирующих и образующихся веществ на химическое равновесие
При взаимодействии хлорида железа (III) с роданидом аммония протекает обратимая реакция с образованием малодиссоциированного роданида железа (III), имеющего яркую кроваво- красную окраску:
FeCl3 + 3 NH4SCN ↔ Fe(SCN)3 + 3NH4Сl
Смещение равновесия легко наблюдать по изменению интенсивности окраски раствора.
В стаканчик налить 20 мл воды и внести по 1-2 капли насыщенных растворов хлорида железа (III) и роданида аммония. Окрашенный раствор разлить поровну в четыре пробирки. В одну пробирку добавить 2-3 капли насыщенного раствора хлорида железа (III), во вторую - 2-3 капли насыщенного раствора роданида аммония, в третью внести шпателем немного кристаллического хлорида аммония.
Сравнить окраску растворов в этих пробирках с окраской раствора в четвертой пробирке. Во 2-ой и 3-й пробирках окраска раствора усиливается.
В четвертую пробирку прибавить сухую соль хлористого аммония и энергично перемещать стеклянной палочкой. Окраска раствора по мере растворения NH4CI заметно ослабляется. Данные опыта занести в таблицу 2.
Таблица 2
По изменению интенсивности окраски определить направление смещения равновесия. На основании принципа Ле-Шателье, пользуясь выражением константы химического равновесия
K
, объяснить изменение окраски растворов по 2-ой, 3-й и 4-й пробирках и влияние концентрации веществ на химическое равновесие.
Оформите результаты лабораторной работы в тетради.
Сделайте выводы.
Контрольные вопросы
а) С + Н2О(пар) ↔ СО +Н2; ∆Н = 129,89 кДж
б) N2 + 3Н2 ↔ 2NН3; ∆Н = -92,18 кДж
а) Ре3О4(К) + 4СО(Г) ↔ 3Fе(К) + 4СО2(Г)
б) 2SO2(Г) + 02(Г) ↔ 2SO3(Г)
в) РС15(Г) ↔ РСl3(Г) + С12(Г)
а) 4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O
б) 2 H2S + SO2 = 3 S + 2 H2O
Лабораторная работа № 2
Приготовление растворов заданной концентрации.
Расчеты концентрации растворов
Цель: приобрести навыки приготовления растворов различной концентрации, проверить на практике действенность теоретических знаний о способах выражения концентрации веществ в растворе
Оборудование и реактивы: весы, разновесы, мерные колбы объёмом 200, 500 мл, пипетки, конические колбы, мерные цилиндры, воронки, ложка-шпатель, химические стаканы, стеклянные палочки, кристаллический хлорид натрия, 20 % раствор соляной кислоты, дистиллированная вода,
Теоретическая часть
Концентрацией раствора называется весовое содержание растворённого вещества в определённом весовом количестве или в определённом объёме раствора.
В химии применяют следующие способы выражения концентрации раствора: процентная, молярная, моляльная и нормальная.
Теоретическая часть
Скорость химической реакции (υ)- определяется изменением концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени: υ =
Гомогенные системы - реакции, компоненты которых находятся в одинаковом физическом состоянии - в газообразном или растворенном :
аАгаз + вВгаз→сСгаз +dDгаз
По закону действующих масс:
Скорость прямой реакции равна: υ пр. = Кпр.∙ СА а ∙ СВ в
Скорость обратной реакции равна: υ обр.= Кобр..∙ СС с ∙ СD d.
К - константа скорости, величина постоянная;
С - молярные концентрации (давление) реагентов
Гетерогенные системы - реакции, компоненты которых находятся в разных физических состояниях - в газообразном, в растворенном, в твердом.
Скорость реакции изменяется только в зависимости от концентрации газов и растворенных веществ: аАтверд.. + вВгаз→ сСжидк.
Скорость прямой реакции равна: υ пр. = Кпр.∙СВ в
Скорость обратной реакции равна: υ обр.= Кобр..∙ СС с
Факторы, влияющие на скорость реакции
-
Природа реагирующих веществ -
Концентрация реагирующих веществ. Чем выше концентрация веществ, тем больше скорость, протекающей реакции. -
Т
емпература - зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10 градусов скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза,
где V2 и V1 - скорости реакций при температурах t2 и t1; γ - температурный коэффициент скорости реакции.
-
Поверхность реагирующих веществ. -
Ингибитор, катализатор. Изменение скорости реакции под действием катализаторов называют - катализом.
Экспериментальная часть
Ознакомьтесь с правилами по технике безопасности при работе в химической лаборатории и распишитесь в журнале по ТБ.
Ход работы
Опыт 1. Влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции
1) Взять три пробирки и налить по 1 мл раствором кислот одинаковой концентрации: в первую – уксусной, во вторую – хлороводородной, в третью – серной. Во все пробирки внести по одинаковому кусочку гранулированного цинка. Отметить различную интенсивность выделения водорода.
Написать уравнения реакций цинка с уксусной, хлороводородной и серной кислотами. Сделать вывод о влиянии природы реагирующих веществ на скорость реакции.
2) Налейте в три пробирки по 5 мл раствора соляной кислоты и одновременно в одну бросьте гранулу алюминия, в другую - цинка, в третью гранулу меди. В какой из пробирок реакция пошла и почему? Составьте уравнения реакций взаимодействия металлов с соляной кислотой. Сделайте вывод о зависимости скорости реакции от природы реагирующих веществ.
Опыт 2. Влияние степени измельчения на скорость реакции в гетерогенной системе
Взять два кусочка мела (карбонат кальция) приблизительно одинакового размера. Один из кусочков поместить в пробирку, а другой измельчить и порошок перенести в другую пробирку. В обе пробирки внести одновременно по 1 мл концентрированной хлороводородной кислоты. Сравнить время растворения мела в каждом случае.
Составить уравнение реакции между карбонатом кальция и хлороводородной кислотой. Сделать вывод о влиянии степени измельчения твердых веществ на скорость реакции.
Опыт 3. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции в гомогенной системе (взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой)
Провести вначале качественный опыт. Для этого в пробирку внести 5-10капель раствора тиосульфата натрия и 3-5 капель раствора серной кислоты. Наблюдать появление слабой опалесценции и дальнейшее помутнение раствора от выпавшей свободной серы.
Приготовить три раствора тиосульфата натрия различной концентрации. Для этого в три сухие пробирки внести:
в первую - 4 капли раствора тиосульфата натрия и 8 капель воды,
во вторую - 8 капель раствора тиосульфата натрия и 4 капли воды;
в третью - 12 капель раствора тиосульфата натрия. Содержимое первых двух пробирок осторожным встряхиванием перемешать.
В первую пробирку внести одну каплю раствора серной кислоты. По секундомеру измерить время от момента добавления кислоты до появления в растворе заметной опалесценции. Аналогично определить время течения реакции во второй и третьей пробирках.
Вычислить скорость реакции в каждом опыте как величину, обратную времени протекания реакции. Результаты опыта занести в таблицу 1 по форме.
Таблица 1
| № про- бирки | Число капель раствора Na2S2О3 | Число капель воды | С(Na2S2О3), моль/л | Время реакции t, с | Условная скорость реакции. v, c-1 |
| 1 | 4 | 8 | 1/3 | | |
| 2 | 8 | 4 | 1/2 | | |
| 3 | 12 | 0 | 1 | | |
Построить график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ и сделать вывод о характере этой зависимости.
Реакция тиосульфата натрия с серной кислотой протекает по уравнению:
Na2S2О3 + H2SO4 → Na2SО4 + S + SО2 +H2О.
Опыт 4.Влияние температуры на скорость реакции
В три пробирки налить по 3 мл раствора серной кислоты (одинаковой концентрации). В каждую пробирку поместить навеску порошка оксида меди (II). Первую пробирку оставить в штативе; вторую – опустить в стакан с горячей водой; третью – нагреть в пламени спиртовки.
Составить уравнение реакции между оксидом меди (II) и серной кислотой. Сделать вывод о зависимости скорости реакции от температуры.
Опыт 5. Влияние катализатора на скорость реакции
Налейте в пробирку 1-2 мл раствора перекиси водорода (Н2О2). Поднесите тлеющую лучинку. Добавьте к перекиси водорода немного оксида марганца (IV). Отметьте, что произошло со скоростью реакции. Поднесите к отверстию пробирки тлеющую лучинку. Что наблюдаете? Оксид марганца (IV) (а также железо, хром, свинец, серебро, марганец и их соли) является в данной реакции катализатором - веществом, ускоряющим реакцию, но само при этом не расходующееся.
Запишите наблюдения и соответствующее уравнение реакции.
Опыт 6. Влияние концентрации реагирующих и образующихся веществ на химическое равновесие
При взаимодействии хлорида железа (III) с роданидом аммония протекает обратимая реакция с образованием малодиссоциированного роданида железа (III), имеющего яркую кроваво- красную окраску:
FeCl3 + 3 NH4SCN ↔ Fe(SCN)3 + 3NH4Сl
Смещение равновесия легко наблюдать по изменению интенсивности окраски раствора.
В стаканчик налить 20 мл воды и внести по 1-2 капли насыщенных растворов хлорида железа (III) и роданида аммония. Окрашенный раствор разлить поровну в четыре пробирки. В одну пробирку добавить 2-3 капли насыщенного раствора хлорида железа (III), во вторую - 2-3 капли насыщенного раствора роданида аммония, в третью внести шпателем немного кристаллического хлорида аммония.
Сравнить окраску растворов в этих пробирках с окраской раствора в четвертой пробирке. Во 2-ой и 3-й пробирках окраска раствора усиливается.
В четвертую пробирку прибавить сухую соль хлористого аммония и энергично перемещать стеклянной палочкой. Окраска раствора по мере растворения NH4CI заметно ослабляется. Данные опыта занести в таблицу 2.
Таблица 2
| № про- бирки | Концентрация какого компонента равновесной системы увеличена | Изменение интенсивности окраски | Направление смещения равновесия |
| 1 | FeCl3 | | |
| 2 | NH4SCN | | |
| 3 | NH4 CI | | |
По изменению интенсивности окраски определить направление смещения равновесия. На основании принципа Ле-Шателье, пользуясь выражением константы химического равновесия
K
, объяснить изменение окраски растворов по 2-ой, 3-й и 4-й пробирках и влияние концентрации веществ на химическое равновесие.Оформите результаты лабораторной работы в тетради.
Сделайте выводы.
Контрольные вопросы
-
Как называется раздел химии, изучающий скорость и механизм химических реакций? -
Что такое скорость химической реакции и в каких единицах она измеряется? -
От каких факторов зависит скорость химической реакции? -
Какие системы называются гомогенными и гетерогенными? Дать определение скорости химической реакции. -
Сформулировать закон действия масс. Каков физический смысл константы скорости химической реакции и от каких факторов зависит се величина. -
Сформулировать правило Вант-Гоффа. -
Какие химические процессы называются обратимыми и необратимыми? Привести примеры практически обратимых и совершенно необратимых процессов. -
Определить понятие химическое равновесие. Сформулировать принцип Ле - Шателье. Действием каких факторов можно сместить равновесие указанных реакций вправо?
а) С + Н2О(пар) ↔ СО +Н2; ∆Н = 129,89 кДж
б) N2 + 3Н2 ↔ 2NН3; ∆Н = -92,18 кДж
-
От каких факторов зависит константа равновесия? Написать выражение константы равновесия для реакций:
а) Ре3О4(К) + 4СО(Г) ↔ 3Fе(К) + 4СО2(Г)
б) 2SO2(Г) + 02(Г) ↔ 2SO3(Г)
в) РС15(Г) ↔ РСl3(Г) + С12(Г)
-
Как зависит скорость химической реакции от концентрации реагирующих веществ? Напишите математические выражения закона действующих масс для скоростей реакций, протекающих по уравнениям:
а) 4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O
б) 2 H2S + SO2 = 3 S + 2 H2O
Лабораторная работа № 2
Приготовление растворов заданной концентрации.
Расчеты концентрации растворов
Цель: приобрести навыки приготовления растворов различной концентрации, проверить на практике действенность теоретических знаний о способах выражения концентрации веществ в растворе
Оборудование и реактивы: весы, разновесы, мерные колбы объёмом 200, 500 мл, пипетки, конические колбы, мерные цилиндры, воронки, ложка-шпатель, химические стаканы, стеклянные палочки, кристаллический хлорид натрия, 20 % раствор соляной кислоты, дистиллированная вода,
Теоретическая часть
Концентрацией раствора называется весовое содержание растворённого вещества в определённом весовом количестве или в определённом объёме раствора.
В химии применяют следующие способы выражения концентрации раствора: процентная, молярная, моляльная и нормальная.