При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2
Кинетика химических процессов. Катализ
Общая цель: Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и
научиться применять учебный материал в своей будущей профессии.
Сделайте записи в рабочей тетради по плану:
 дата;
 номер занятия;
 тема занятия;
 цель занятия;
 основные вопросы темы;
 краткое описание лабораторной работы.
Учебные вопросы занятия:
1. Скорость химической реакции.
2.Основной постулат химической кинетики. Константа скорости и порядок
реакции. Молекулярность элементарных реакций.
3.Уравнения односторонних реакций 0-го, 1-го и 2-го порядка.
4. Методы определения порядка реакции и их классификация.
5.Сложные реакции и их классификация.
6.Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнения Вант-Гоффа и
Аррениуса.
Ваши действия при подготовке к занятию и отработке программы занятия
При подготовке к данному занятию
Повторите тему 1 (Формальная кинетика) раздела 4 (Химическая кинетика и
катализ) рабочей учебной программы дисциплины «Физическая химия».
Это очень важно, так как этот материал является базовой основой для получения
новых знаний и на нем строится программа занятия.
Обратите внимание на:
1. Определение скорости химической реакции.
2.Основной постулат химической кинетики.
3. Расчет константы скорости реакций различных порядков.
4. Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнения Вант-Гоффа и
Аррениуса.
При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на:
Основные понятия и определения химической кинетики.
При отработке 2-го учебного вопроса обратите внимание на:
Закон действующих масс и кинетические уравнения реакций. Молекулярность и
порядок реакции.
При отработке 3-го учебного вопроса обратите внимание на:
Константы скорости реакций нулевого, первого и второго порядков, кинетические
уравнения для них. Период полупревращения.
При отработке 4-го учебного вопроса обратите внимание на: Уравнение.
Способы определения порядка реакции.
При отработке 5-го учебного вопроса обратите внимание на:
Сложные реакции: двухсторонние (обратимые), параллельные, последовательные,
сопряженные
(работы
Н.А.Шилова),
автокаталитические,
цепные,
фотохимические.
При отработке 6-го учебного вопроса обратите внимание на:
Зависимость скорости реакции от температуры, уравнение Аррениуса. Энергия
активации.
При проведении лабораторного практикума
Пользуйтесь конспектом лабораторной работы, написанным накануне. Конспект
должен содержать описание работы, согласно которому Вы приступаете к ее
выполнению. Сделайте вывод по результатам лабораторной работы.
Лабораторная работа.
Изучение скорости реакции йодирования ацетона
Цель работы
Освоить методику определения скорости реакции иодирования ацетона.
Рассчитать константу скорости и энергию активации.
Аппаратура и материалы
Термостат; мерная колба на 250 мл с пробкой; колба для дистиллированной
воды на 250 мл; колбы для титрования на 100 мл; колбы для отбора проб на 100 мл;
пипетка на 25 мл; 0,1 н раствор иода в 4 % растворе KI; раствор НС1 2 н; вода
дистиллированная; 0,2 н водный раствор ацетона; 0,1 н раствор NaHCO3; 0,05 н
раствор Na2S2O3; раствор крахмала.
Методика и порядок выполнения работы
Установить термостат на заданную температуру. В 250-мл мерную колбу
напить 25 мл 0,1 н раствора иода в 4 % - ном растворе KI, добавить 25 мл 2н НС1
(содержание кислоты может быть увеличено или уменьшено по указанию
преподавателя), и долить водой до объема ниже метки примерно на 30 – 35 мл.
Колбу с рабочим раствором и другую колбу с дистиллированной водой погрузить в
термостат. Спустя 15 – 20 мин в колбу с реакционной смесью влить 25мл 2н водного
раствора ацетона. Момент вливания ацетона отметить по часам. После вливания
ацетона объем раствора в колбе быстро довести до метки дистиллированной
водой, выдержанной в термостате, тщательно взболтать и тотчас отобрать
пипеткой 25 мл пробы, отмечая этот момент по часам.
За начало реакции (τ = 0) принять время вливания ацетона в реакционную
смесь. Колбу с реакционной смесью закрыть пробкой во избежание улетучивания
ацетона. Отобранную пробу влить в колбу для титрования, содержащую 25 мл 0,1 н
раствора NаНСО3. Содержание иода определять титрованием 0,01 н раствором Na2S2O3
в присутствии крахмала. За ходом реакции наблюдать по результатам анализа проб
через определенные промежутки времени. Во время отбора проб колбу из термостата
не вынимать. В течение опыта рекомендуется взять не менее семи-восьми проб.
Вторую пробу отобрать через 10 мин после первой и по результатам
титрований определить время, через которое надлежит брать следующие пробы.
Расход гипосульфита на каждую последующую пробу должен изменяться на 1 – 3
мл.
По ходу реакции время между последовательными титрованиями
постепенно следует увеличивать (например, первые три титрования проводят
через 10 мин, затем два титрования – через 15 мин, еще два титрования – через
20 мин и, наконец, одно титрование – через 25 мин).
Результаты измерений записать в таблицу по образцу:
Таблица – Экспериментальные результаты
Температура в термостате_________________
№
измерения
Время
измерения (по
часам)
Время от
начала
реакции
Количество с0(CH3)2CO,
0,01 н
г-экв/л
раствора
Na2S2O3,
мл
c0H+,
г-экв/л
сx,
г-экв/л
k (с указанием
ее размерности)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Концентрация сx определяется по уравнению
n  n N Na2 S2O3
сx  0  
,
25
2
где nτ – количество 0,01 н Na2S2O3, израсходованное на титрование
данной пробы, мл; n о – количество 0,01 н Na2S2O3, которое должно было быть
израсходовано на титрование в момент начала реакции, мл; N Na2S2O3 –
нормальность раствора.
Значение n0 практически определить не удается, так как от момента
вливания ацетона до момента взятия первой пробы протекает значительное время.
Поэтому n0 определяют по графику. Для этого на миллиметровой бумаге построить
график в координатах n – τ и экстрополяцией полученной прямой до τ = 0
определить n0.
Используя расчетное уравнение и значения c0, c0H+, cx и τ, вычисляют константу
скорости k. После этого определяют величину kcp и вычисляют температурный
коэффициент и энергию активации.
Рисунок – Графическое определение n0
Расчетное задание
1. Вычислить среднюю константу скорости k реакции.
2. Вычислить температурный коэффициент и энергию активации.
3. Вычислить, за какое время реакция пройдет практически до конца, считая
реакцию необратимой.
(c В  c x )  с A
 f ( ) .
4. Начертить график зависимости lg
(c A  c x )  c B
5. Как изменяется скорость реакции при изменении температуры?
6. Что представляет собой «энергия активации» и какими способами она
рассчитывается?
7. Что такое молекулярность и порядок реакции?
8. Почему скорость реакции иодирования ацетона не зависит от концентрации
йода?
9. Для чего при титровании применяется раствор бикарбоната натрия?
10. Почему реакцию иодирования ацетона можно назвать автокаталитической?
Рекомендуемая литература:
Список основной литературы:
1. Задачи по физической химии : учеб. пособие для студентов вузов / В.В.
Еремин, С.И. Каргов, И.А. Успенская [и др.]. – Москва : Экзамен, 2005. –
318 с. – (Учебное пособие для вузов). – Библиогр.: с. 316-318.
2. Кудряшева, Н. С. Физическая химия : [базовый курс] : учебник для
бакалавров / Н.С. Кудряшева, Л.Г. Бондарева ; Сиб. федер. ун-т. – Москва :
Юрайт, 2012. – 340 с. : ил. ; 21. – (Бакалавр). – Гриф: Доп. МО. – Библиогр.:
с. 334-335.
3. Горшков, В. И. Основы физической химии : учебник / В. И. Горшков, И. А.
Кузнецов. – 3-е изд. – Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 407 с.
: ил. – Предм. указ.: с. 395-402.
4. Основы физической химии : теория и задачи : учеб. пособие для вузов /
[Еремин В. В. и др.] ; Мос.гос. ун-т им. М. В. Ломоносова. – М. :
Издательство "Экзамен", 2005. – 478 с. : ил. – (Классический
Университетский Учебник). – Библиогр.: с. 468-470. – Предм. указ.: с. 471478.
Дополнительная литература:
1. Стромберг, А. Г. Физическая химия : учебник для вузов / А. Г. Стромберг,
Д. П. Семченко ; под ред. А. Г. Стромберга. – Изд. 4-е испр. – М. : Высшая
школа, 2001. – 527 с. : ил. – Библиогр.: с. 511-515. – ISBN 5-06-003627-8
2. Бокштейн, Б. С. Краткий курс физической химии : учеб. пособие для вузов /
Б. С. Бокштейн, М. И. Менделеев. – Изд. 2-е., испр. – М. : ЧеРо, 2001. – 232
с.
3. Зимон, А. Д. Физическая химия : учебник для вузов / А. Д. Зимон, Н. Ф.
Лещенко. – М. : Химия, 2000. – 320 с. : ил. – (Для высшей школы). –
Библиогр.: с. 317.
4. Умрихин, В. А. Физическая химия : учеб. пособие / В. А. Умрихин ; Рос.
гос. геологоразв. ун-т им. С.Орджоникидзе. – М. : КДУ, 2009. – 232 с. : ил. –
Библиогр.: с. 230-231.