Физическая химия. Кинетика и катализ. Калинина Т.А - 22 стр.

UptoLike

43
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 25
Определение порядка реакции окисления иодид-ионов
ионами трехвалентного железа
Цель работы: познакомиться с дифференциальным методом Вант-
Гоффа определения порядка реакции на примере ре-
акции окисления иодид-ионов ионами трехвалентно-
го железа.
Общие теоретические сведения
Для определения частных порядков по отношению к Fe
3+
и J
используют дифференциальный метод Вант-Гоффа. Допускают, что
начальная скорость реакции определяется уравнением
()()
12
3
00
FeJ
0
nn
dC
kCC
d
τ
τ
+−
=

−=


, (25.1)
где
(
)
3+
0
C
и
(
)
0
J
C
начальные концентрации Fe
3+
и J
;
n
1
и n
2
частные порядки.
После логарифмирования (25.1):
()()
3
00
12
FeJ
0
dC
lglgknlgCnlgC
d
τ
τ
+−
=

=++


. (25.2)
Если в серии опытов изменяют начальную концентрацию ио-
нов трехвалентного железа, а концентрацию ионов иода сохраняют
постоянной (в избытке), то уравнение можно записать в виде:
()
3
0
21
Fe
0
dC
lgAnlgC
d
τ
τ
+
=

=+


, (25.3)
где
(
)
0
22
J
AlgknlgC
=+
постоянная величина.
Если же в серии опытов изменяют начальную концентрацию
иода, а концентрацию трехвалентного железа сохраняют постоянной
(в избытке), то уравнение (25.2) можно преобразовать к виду:
44
()
0
12
J
0
dC
lgAnlgC
d
τ
τ
=

=+


, (25.4)
где
(
)
3
0
11
Fe
AlgknlgC
+
=+
постоянная величина.
Уравнения (25.3) и (25.4) используются для определения част-
ных порядков по отношению к ионам трехвалентного железа и ионам
иода.
Реактивы и оборудование
Конические колбы 4 шт., бюретки 5 шт., секундомер.
0,025 М раствор KJ; 0,1 М раствор HCl; 0,1 М раствор КСl;
1/60 M раствор FeCl
3
; 0,01 н раствор Na
2
S
2
O
3
; 1%-й раствор крахмала.
Порядок выполнения работы
I. Определение частного порядка по отношению к Fe
3+
1. В четыре колбы наливают растворы FeCl
3
, HCl, KCl и дис-
тиллированную воду в тех соотношениях, которые указаны в таблице
25.1.
Таблица 25.1
Рабочие растворы реагентов
Растворы, мл Колба 1 Колба 2 Колба 3 Колба 4
1/60 M FeCl
3
10 20 30 40
0,1 М HCl 10 10 10 10
0,1 М КСl 40 30 20 10
H
2
O 20 20 20 20
2. В первую колбу добавляют несколько капель 1%-го раствора
крахмала, 20 мл 0,025 М раствора KJ, раствор энергично встряхива-
ют. Момент вливания раствора KJ из бюретки в колбу принимают за
начало реакции (включают секундомер). Выделившийся иод в ре-
зультате протекания реакции взаимодействует с крахмалом, и реак-
ционная смесь окрашивается в синий цвет. Записывают время по-
явления синей окраски.
3. Через 2 мин после начала реакции в реакционную смесь вли-
вают 0,01 н Na
2
S
2
O
3
до исчезновения синей окраски. Отмечают на
                                                                                                                           dC 
                        ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 25                                                                         lg  −
                                                                                                                             dτ
                                                                                                                                  = A1 + n2 lg C
                                                                                                                                 τ = 0
                                                                                                                                                  0
                                                                                                                                                    ( )   J−
                                                                                                                                                               ,      (25.4)

      Определение порядка реакции окисления иодид-ионов
               ионами трехвалентного железа
                                                                                                                         ( )
                                                                                                    где A1 = lg k + n1 lg C 0
                                                                                                                                Fe3+
                                                                                                                                       – постоянная величина.
                                                                                                          Уравнения (25.3) и (25.4) используются для определения част-
Цель работы:        познакомиться с дифференциальным методом Вант-                                  ных порядков по отношению к ионам трехвалентного железа и ионам
                    Гоффа определения порядка реакции на примере ре-                                иода.
                    акции окисления иодид-ионов ионами трехвалентно-
                    го железа.                                                                                           Реактивы и оборудование
                                                                                                          Конические колбы – 4 шт., бюретки – 5 шт., секундомер.
                 Общие теоретические сведения                                                             0,025 М раствор KJ; 0,1 М раствор HCl; 0,1 М раствор КСl;
     Для определения частных порядков по отношению к Fe3+ и J–                                      1/60 M раствор FeCl3; 0,01 н раствор Na2S2O3; 1%-й раствор крахмала.
используют дифференциальный метод Вант-Гоффа. Допускают, что
начальная скорость реакции определяется уравнением                                                                      Порядок выполнения работы

                           dC                                                                           I. Определение частного порядка по отношению к Fe3+
                                                   ( ) (C )
                                                      n1               n2
                          −     =k C
                                       0                         0
                                                                             ,             (25.1)         1. В четыре колбы наливают растворы FeCl3, HCl, KCl и дис-
                              τ                       Fe3+             J−
                            d  τ =0                                                               тиллированную воду в тех соотношениях, которые указаны в таблице
                                                                                                    25.1.
где   (C )
        0
             Fe3+
                    и   (C )
                           0
                               J–
                                         – начальные концентрации Fe3+ и J–;                                                                            Таблица 25.1
n1 и n2 – частные порядки.                                                                                                Рабочие растворы реагентов
       После логарифмирования (25.1):                                                                Растворы, мл     Колба 1           Колба 2       Колба 3      Колба 4
                                                                                                     1/60 M FeCl3       10                20            30           40
                dC 
            lg  −   = lg k + n1 lg C
                dτ τ = 0
                                       0
                                                ( )   Fe3 +
                                                              + n2 lg C 0   ( )   J−
                                                                                       .   (25.2)    0,1 М HCl
                                                                                                     0,1 М КСl
                                                                                                                        10
                                                                                                                        40
                                                                                                                                          10
                                                                                                                                          30
                                                                                                                                                        10
                                                                                                                                                        20
                                                                                                                                                                     10
                                                                                                                                                                     10
                                                                                                     H2O                20                20            20           20
     Если в серии опытов изменяют начальную концентрацию ио-
нов трехвалентного железа, а концентрацию ионов иода сохраняют                                            2. В первую колбу добавляют несколько капель 1%-го раствора
постоянной (в избытке), то уравнение можно записать в виде:                                         крахмала, 20 мл 0,025 М раствора KJ, раствор энергично встряхива-
                                                                                                    ют. Момент вливания раствора KJ из бюретки в колбу принимают за
                            dC 
                        lg  −
                              dτ
                                   = A2 + n1 lg C
                                  τ = 0
                                                   0
                                                              ( )    Fe3 +
                                                                             ,             (25.3)   начало реакции (включают секундомер). Выделившийся иод в ре-
                                                                                                    зультате протекания реакции взаимодействует с крахмалом, и реак-
                                                                                                    ционная смесь окрашивается в синий цвет. Записывают время по-
где A2 = lg k + n2 lg C 0( )        J−
                                         – постоянная величина.                                     явления синей окраски.
                                                                                                          3. Через 2 мин после начала реакции в реакционную смесь вли-
      Если же в серии опытов изменяют начальную концентрацию                                        вают 0,01 н Na2S2O3 до исчезновения синей окраски. Отмечают на
иода, а концентрацию трехвалентного железа сохраняют постоянной
(в избытке), то уравнение (25.2) можно преобразовать к виду:
                                              43                                                                                           44