Лабораторная работа №4 (Муллаянов)
Подождите немного. Документ загружается.
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет
Кумертауский филиал
Кафедра ЕН и ОТД
Отчёт
по лабораторной работе №4
«Кинетика химических процессов»
Выполнил:
студент гр. ТМ-108
Тимербаев Рафаэль
Проверил:
преподаватель
Муллаянов Р.Х.
2008 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.
«Кинетика химических процессов»
Цель работы: Определить влияние концентрации реагирующих
веществ, температуры, величины поверхности раздела фаз на скорости
реакций.
Краткая теория
Химическая кинетика отвечает на вопросы о механизме химических
реакций, влияние различных факторов на ее скорость и путях управления
реакцией.
Скорость химических реакций – изменение количества реагирующих
веществ в единицу времени в единицах объема
d
dC
d
dC
Ribi
bi
C
убыль концентрации любого из исходных веществ;
Ri
C
прирост концентрации одного из продуктов реакции.
Химическая реакция, протекающая в пределах одной фазы, называется
гомогенной. Химическая реакция, которая протекает на границе раздела фаз,
называется гетерогенной.
Любая химическая реакция многостадийна и содержит три основные
ступени:
1. Диффузия или транспортирование исходных реагирующих
молекул или ионов до их взаимного столкновения.
2. Химическое взаимодействие столкнувшихся частиц с
превращением в продукты реакции.
3. Удаление продуктов реакции до нового устойчивого в
реакционной системе наложения.
Наиболее трудную стадию многоступенчатой химической реакции
называют контролирующей стадией процесса.
Скорость химической реакции при постоянной температуре прямо
пропорциональна концентрации исходных веществ:
2
2
1
1
b
B
b
B
CCk
d
dC
Величина константы скорости химической реакции k зависит от
природы реагирующих веществ и температуры.
Размерность скорости химической реакции /С/ · /τ -1/ чаще всего
выражается в моль/л·с.
Для гетерогенных реакций уравнение закона действия масс включает
концентрацию только веществ в растворенном состоянии. Концентрации
твердых и нерастворимых веществ входят в константу скорости реакции.
Константа равновесия обратимой реакции связана с константами скорости
прямой (К1 ) и обратимой (К2 ) реакции:
2
1
0
K
K
K
Отношение скоростей химической реакции при двух температурах,
отличающихся на 10° С, называют термическим коэффициентом реакции (γ)
T
10T
Влияние температуры на скорость реакции определяется уравнением
Аррениуса
RT
E
0
ekk
Сильное влияние на скорость химических процессов оказывают
катализаторы.
Экспериментальная часть
Опыт № 1. Влияние концентрации реагирующего вещества (Na
2
S
2
O
3
) на
скорость химических реакций.
Na
2
S
2
O
3
+ H
2
SO
4
= Na
2
SO
4
+ S + SO
2
+ H
2
O
S
2
O
3
2-
+ 2H
+
= S + SO
2
+ H
2
O
ΔG
o
х. р.
= -517,1 кДж/моль
№
п/п
Количество, мл Концентрация
Na
2
S
2
O
3
Время
появления
мути (c)
Относитель-
ная скорость
реакции, c
-1
H
2
SO
4
Na
2
S
2
O
3
H
2
O
1
2
3
4
10 мл
10 мл
10 мл
10 мл
2 мл
4 мл
8 мл
10 мл
8 мл
6 мл
2 мл
-
10 %
20 %
40 %
50 %
36
19
8
6
0,027
0,05
0,125
0,166
Опыт № 2. Влияние температуры на скорость гомогенной реакции.
ΔH
0
х р.
= -666 кДж/моль
№
t
o
С T, К
Время
появления мути,
с
Относительная
скорость, с
-1
1
2
3
24
34
44
297
307
317
6
4
8
0.166
0.25
0.125
γ= ω
т+10
/ ω
т
γ≈2
Na
2
S
2
O
3
H
2
SO
4
t
o
С τ, с
5 мл 5 мл 24 6
5 мл 5 мл 34 4
5 мл 5 мл 44 8
Опыт №3. Влияние величины поверхности раздела фаз на скорость гетерогенной реакции: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3
CaCO
3
HCl τ, с
кусочек 2 мл 60
измельчённый 2 мл 28
ω=∆С/∆τ
ω
1
=0.016/60=0.0026с
-1
ω
2
=0.036/28=0,0013с
-1
Вывод: в ходе работы мы определили, как влияет на скорость реакции
концентрация реагирующих веществ, температура, величина поверхности
раздела фаз.