Физическая химия. Кинетика и катализ. Калинина Т.А - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ОмГУ | Омск

Составители: 

Рубрика: 

31
Обработка результатов измерений и содержание отчета
1. Экспериментальные данные внести в таблицу 21.1.
Таблица 21.1
Экспериментальные результаты
№ измер.
Время от начала опыта τ, мин
С
HCl
, моль/л
k, мин
–1
k
ср
, мин
–1
2. Рассчитать константу скорости гетерогенной реакции для
каждого момента времени по формуле
0
1
kln
C
τ
= ,
где C
o
, C – начальная и текущая концентрации раствора HCl (г-экв/л).
3. Рассчитать k
ср
, стандартное отклонение и коэффициент ва-
риации.
4. Построить график зависимости ln C = f(τ), рассчитать урав-
нение и константу скорости реакции.
5. Сделать вывод о подчинении скорости реакции кинетиче-
скому уравнению первого порядка.
Контрольные вопросы
1. Какие признаки взяты за основу классификации реакций в хими-
ческой кинетике?
2. Как можно определить область протекания реакции?
3. Предложите методику эксперимента, позволяющую изучить влия-
ние площади поверхности раздела фаз на скорость реакции.
32
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 22
Изучение скорости реакции иодирования ацетона
Цель работы: определить константу скорости и энергию активации
реакции иодирования ацетона в кислой среде.
Общие теоретические сведения
Реакция иодирования ацетона в кислой среде протекает по
уравнению
CH
3
COCH
3
+ J
2
–
→
CH
3
COCH
2
J + H
+
+ J
–
.
H
+
Данный процесс является автокаталитическим, так как ускоря-
ется одним из продуктов реакции (ионами водорода), и протекает в
две стадии:
1) реакция енолизации ацетона:
CH
3
–C–CH
3
–→ CH
3
– C ═ CH
2
;
║ │
O OH
H
+
2) взаимодействие енольной формы ацетона с иодом:
CH
3
– C ═ CH
2
+ J
2
–
→
CH
3
– C – CH
2
J + H
+
+ J
–
.
│ ║
OH O
Первая реакция протекает сравнительно медленно, вторая –
быстро и практически до конца. Поэтому скорость реакции в целом
определяется скоростью енолизации ацетона: она пропорциональна
концентрации и ацетона, и ионов водорода (но не зависит от концент-
рации иода), т.е. в соответствии с кинетическим уравнением реакций
второго порядка:
()
()
+
00
H
ац xx
dC
kC
С C С
d
τ
−=−−, (22.1)
()
(
)
()
+
+++
00
H
00000
HHH
23
ац x
ацац
CCC
,
klg
CCCCCτ
+
=
+−
, (22.2)
где
0
ац
C
,
+
0
H
C
– начальные концентрации ацетона и кислоты; С
х
– кон-
центрация ацетона, подвергшегося превращению за время τ. 
     Обработка результатов измерений и содержание отчета                                    ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 22

     1. Экспериментальные данные внести в таблицу 21.1.                         Изучение скорости реакции иодирования ацетона

                                                          Таблица 21.1   Цель работы: определить константу скорости и энергию активации
                   Экспериментальные результаты                                       реакции иодирования ацетона в кислой среде.

№ измер. Время от начала опыта τ, мин СHCl, моль/л k, мин–1 kср, мин–1                  Общие теоретические сведения
                                                                              Реакция иодирования ацетона в кислой среде протекает по
                                                                         уравнению
                                                                                                                    H+
      2. Рассчитать константу скорости гетерогенной реакции для                       CH3COCH3 + J2 –→ CH3COCH2J + H+ + J– .
каждого момента времени по формуле                                             Данный процесс является автокаталитическим, так как ускоря-
                                 1   C                                   ется одним из продуктов реакции (ионами водорода), и протекает в
                              k = ln 0 ,
                                 τ    C                                  две стадии:
где Co, C – начальная и текущая концентрации раствора HCl (г-экв/л).           1) реакция енолизации ацетона:
      3. Рассчитать kср , стандартное отклонение и коэффициент ва-                                      H                +

риации.                                                                                      CH3–C–CH3 –→ CH3– C ═ CH2 ;
                                                                                                      ║                                │
      4. Построить график зависимости ln C = f(τ), рассчитать урав-
                                                                                              O              OH
нение и константу скорости реакции.
                                                                              2) взаимодействие енольной формы ацетона с иодом:
      5. Сделать вывод о подчинении скорости реакции кинетиче-
                                                                                  CH3 – C ═ CH2 + J2 –→ CH3 – C – CH2J + H+ + J– .
скому уравнению первого порядка.                                                        │                                              ║
                                                                                       OH                         O
                     Контрольные вопросы                                      Первая реакция протекает сравнительно медленно, вторая –
1. Какие признаки взяты за основу классификации реакций в хими-          быстро и практически до конца. Поэтому скорость реакции в целом
   ческой кинетике?                                                      определяется скоростью енолизации ацетона: она пропорциональна
2. Как можно определить область протекания реакции?                      концентрации и ацетона, и ионов водорода (но не зависит от концент-
3. Предложите методику эксперимента, позволяющую изучить влия-           рации иода), т.е. в соответствии с кинетическим уравнением реакций
   ние площади поверхности раздела фаз на скорость реакции.              второго порядка:
                                                                                              −
                                                                                                dC
                                                                                                dτ
                                                                                                   = k Cац
                                                                                                        0
                                                                                                                (
                                                                                                           − Сx CH0 + − Сx ,    )(    (22.1)     )
                                                                                            k=
                                                                                                          2,3
                                                                                                                         lg
                                                                                                                               0
                                                                                                                              Cац     (
                                                                                                                                  CH0 + + Cx          ),   (22.2)
                                                                                                  (
                                                                                                 τ Cац
                                                                                                    0
                                                                                                       + CH0 +       )        CH0 +   (C
                                                                                                                                       0
                                                                                                                                       ац   − CH0 +   )
                                                                              0
                                                                         где Cац , CH0 + – начальные концентрации ацетона и кислоты; Сх – кон-
                                                                         центрация ацетона, подвергшегося превращению за время τ.
                                  31                                                                                     32

Страницы