Работа. Изучение кинетики разложения пероксида водорода

Таблица 2

Расчетные данные к работе 4

 

t, мин	Vt, см3	- Vt, см3	u, см3/мин	lg( - Vt)	lgu	k

 

3.1. Примите за начало реакции третье или четвертое измерение (т.е. измерение в условиях уже установившегося режима). Определите интервалы времени t от начала реакции до каждого последующего измерения и объемы кислорода V_t, выделившегося по истечении этого времени, как разность уровней жидкости в газометрической трубке, соответствующих данному моменту времени t и времени, принятому за начало реакции.

Полученные данные занесите в табл. 2.

3.2. Рассчитайте разность  объемов кислорода  - V_t, где - объем кислорода, выделившегося после разложения всего пероксида водорода. Этот объем определяется как разность уровней в газометрической трубке после выдерживания реакционного сосуда в нагретой водяной бане (максимальный уровень) и в момент, принятый за начало реакции. Разность объемов - V_t пропорциональна концентрации пероксида водорода С_t в данный момент времени t, пропорциональна исходной концентрации пероксида водорода С₀.

3.3. Постройте график зависимости (1) разности объемов кислорода от времени - V_t = f(t).

3.4. Определите скорости  реакции u в моменты времени t, соответствующие выбранным значениям - V_t, как тангенс угла наклона касательных к кривой - V_t = f(t) (см. раздел 1, рис. 1). Полученные данные занесите в

табл. 2.

3.5. Посчитайте значения  логарифмов разности объемов  выделенного кислорода lg( - V_t) и скорости lgu, соответствующей данным объемам. Полученные данные занесите в табл. 2.

3.6. Постройте графики  зависимостей: (2) скорости реакции  от времени 

u = f(t); (3) логарифма скорости от логарифма разности объемов выделенного кислорода lgu = f(lg( - V_t)), т. е. проведите прямую через совокупность экспериментальных точек; (4) логарифма разности объемов выделенного кислорода от времени lg( - V_t) = f(t).

3.7. Определите порядок  реакции по двум графикам (3) и  (4) (см.

раздел 1).

3.8. Рассчитайте константы скорости реакции k, выбрав соответствующее порядку реакции уравнение (раздел 1), в котором концентрации пероксида водорода заменяются величинами им пропорциональными, т. е. объемами кислорода (п. 3.2.). Например, для реакции первого порядка:

.

Полученные значения k внесите в табл. 2.

3.9. Рассчитайте среднее  значение константы скорости  , укажите единицы измерения в соответствии с порядком реакции.

3.10. Определите графически  среднее значение константы скорости k по графику (4) (см. раздел 1), если вид зависимости соответствует выбранному значению порядка, которому подчиняется исследованная реакция разложения пероксида водорода.

 

4. В Ы В О Д  Ы    П О    Р А Б  О Т Е

 

4.1. Дайте кинетическую классификацию  исследуемой реакции.

4.2. Напишите уравнение  для скорости разложения Н₂О₂ в присутствии заданного катализатора в соответствии с законом действия масс с найденными экспериментально величинами порядка n и среднего значения константы скорости .

4.3. Обсудите возможность  подчинения изученной реакции  кинетическому уравнению дробного порядка, если таковой получился по данным графика (3).

4.4. Определите тип  катализа (гомогенный или гетерогенный) в изученной реакции разложения Н₂О₂.

4.5. Оцените эффективность исследованного Вами катализатора для реакции разложения Н₂О₂, сравнив величины констант скорости этой же реакции, найденных другими исследователями для различных катализаторов при одинаковых условиях эксперимента.

 

5. К О Н Т Р  О Л Ь Н Ы Е    В О П Р О С Ы

 

1. Что называют скоростью химической реакции?
2. Какие факторы влияют на скорость химической реакции?
3. Какова кинетическая классификация химических реакций?
4. Что такое порядок и молекулярность химических реакций? В каких случаях они не совпадают?
5. Каков физический смысл константы скорости химической реакции? Какие факторы на нее влияют?
6. Как записывают выражение для константы скорости химической реакции различных порядков? Каковы единицы измерения констант в каждом случае?
7. В чем сущность интегральных и дифференциальных методов определения порядка химической реакции?
8. Как зависит скорость химической реакции от температуры?
9. Что такое энергия активации? Как зависит скорость реакции от энергии активации? Как определяют энергию активации?
10. Что такое катализаторы, катализ?
11. Какие типы катализа выделяют?
12. Каков механизм изменения скорости реакции под действием катализатора?
13. Зависит ли величина константы скорости химической реакции от природы катализатора?
14. Каким еще методом можно было бы определить скорость разложения пероксида водорода?
15. Почему при измерении объема кислорода необходимо поддерживать равенство уровней жидкости в газометрической трубке 2 и сосуде 3?