Si-a jonowa, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania


Wpływ siły jonowej i temperatury na szybkość reakcji

utleniania jonów jodkowych przez jony nadsiarczanowe

Marcin Górski

Data:

Mirosław Dziergowski

Zaliczenie:

  1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest:

  1. zbadanie wpływu siły jonowej na szybkość i stałą szybkości reakcji utleniania jonów jodkowych przez jony nadsiarczanowe,

  2. wyznaczenie energii aktywacji reakcji:

  1. Zasada pomiaru.

Kinetykę w/w reakcji bada się wyznaczając średnią szybkość reakcji vo w początkowym jej stadium, zmieniając siłę jonową roztworu przez odpowiedni dodatek azotanu potasu. Szybkość reakcji mierzy się pośrednio, określając czas „t” potrzebny do wytworzenia się w roztworze określonej ilości produktu rea-kcji. Ponieważ jednym z produktów reakcji jest jod, którego obecność w roztworze można łatwo wykryć za pomocą wskaźnika skrobiowego, do każdej z probówek dodaje się niewielką (znaną) ilość tiosiarcza-nu sodu i skrobi.

Tiosiarczan sodu redukuje bardzo szybko powstający w reakcji jod, wskutek czego roztwór zabarwia się na niebiesko dopiero wówczas, gdy cała ilość tiosiarczanu zostanie zużyta. Znając ilość i stężenie doda-nego tiosiarczanu można obliczyć ilość powstałego jodu oraz odpowiadającą jej zmianie stężenia jonów S2O82-. Mierząc czas niezbędny do pojawienia się zabarwienia możemy obliczyć początkową średnią szybkość reakcji.

III.Wyniki pomiarów.

Wpływ siły jonowej

Wpływ temperatury

Nr

dośw.

t [s]

vo

[mol/l⋅s]

10-6

[KNO3]

[mol/l]

I

[mol/l]

k

[l/mol⋅s]

10-3

logk

logko

T [K]

t [s]

vo

[mol/l⋅s]

k

[l/mol⋅s]

1/T [K-1]

10-3

1

678

1,179

0,0000

0,1277

1,242

-2,906

-3,474

293

865

9,24⋅10-7

9,74⋅10-4

3,401

2

550

1,559

0,0461

0,1738

1,643

-2,784

-3,424

303

460

1,73⋅10-6

1,82⋅10-3

3,300

3

410

1,951

0,0923

0,2201

2,056

-2,687

-3,384

313

310

2,58⋅10-6

2,72⋅10-3

3,195

4

333

2,402

0,1615

0,2892

2,532

-2,596

-3,364

323

146

5,48⋅10-6

5,77⋅10-3

3,096

5

263

3,041

0,3000

0,4277

3,205

-2,494

-3,357

333

76

1,05⋅10-5

1,11⋅10-2

3,003

6

205

3,902

0,4615

0,5892

4,113

-2,386

-3,349

7

138

5.797

0,6923

0,8200

6,111

-2,214

-3,271

  1. Przykładowe obliczenia.

A. Wpływ siły jonowej.

1. Obliczenie stężeń początkowych [KNO3], [KJ]o , [(NH4)2S2O8]o oraz siłę jonową.

ROZTWÓR

STĘŻENIE [mol/l]

KJ

0,2

Na2S2O3

0,01

(NH4)2S2O8

0,2

KNO3

1,5

Korzystając ze wzoru: C1V1=C2V2 obliczamy w/w stężenia

, gdzie V2 - objętość całkowita (równa 65ml).

Lp

Stężenia KNO3 [mol/l]

Siła jonowa I [mol/l]

1

0,0000

0,1277

2

0,0461

0,1738

3

0,0923

0,2201

4

0,1615

0,2892

5

0,3000

0,4277

6

0,4615

0,5892

7

0,6923

0,8200

Obliczenia przykładowe:

dla próbki nr 1

dla próbki 2:

Siłę jonową mieszaniny obliczamy, korzystając ze wzoru:

KJ → K+ + J- [KJ] = [K+] = [J-] = 0,0308

Na2S2O3 → 2Na+ + S2O32- [Na2S2O3] = [S2O32-] = 0,0015 ⇒ [Na+] = 2⋅0,0015=0,003

(NH4)2S2O8 → 2NH4+ + S2O82- [(NH4)2S2O8] = [S2O82-] = 0,0308 ⇒ [NH4+] = 2⋅0,0308 = 0,0616

KNO3 → K+ + NO3- [KNO3] = [K+] = [NO3-]

Siła jonowa próbki 1:

I = 0,5⋅(0,0308 + 0,0308 + 0,003 + 0,0015⋅4 + 0,0616 + 0,0308⋅4 + 0 + 0) = 0,1277 [mol/l]

2. Na podstawie ilości tiosiarczanu wprowadzonego do mieszaniny obliczamy ilość jodu potrzebnego do utlenienia tej ilości tiosiarczanu oraz odpowiadającą jej zmianę stężenia S2O82-, czyli Δ[S2O8 2-].

Ilość jodu która przereagowała: n = C⋅V = 0,01⋅0,01 = 10-4:2 = 5⋅10-5 mola

Ilość jodu potrzebna do utlenienia tiosiarczanu: 5⋅10-5 mola

Początkowa liczba moli nadsiarczanu: n = 0,2⋅0,01 = 2⋅10-3 mola

Pozostała ilość nadsiarczanu: 2⋅10-3 - 5⋅10-5 = 1,95⋅10-3

Stężenia jonów [S2O82-] w czasie zmiany barwy:

Zmiana stężenia jonów Δ[S2O8 2-] = 3,08⋅10-2 - 3⋅10-2 = 8⋅10-4

  1. Średnia początkowa szybkość reakcji obliczamy ze wzoru:

Obliczenia przykładowe: próbka 1: vo =

próbka 2: vo =

próbka 3: vo =

próbka 4: vo =

próbka 5: vo =

próbka 6: vo =

próbka 7: vo =

  1. Z zależności (1)

oraz z zależności (2)

obliczamy k, ko dla wszystkich badanych mieszanin.

Stałe wynoszą odpowiednio:

α = 0,733

B = -0,062

A = 0,509

zA = -1

zB = -2

Obliczenia przykładowe stałej k z zależności (1):

próbka 1:

próbka 2:

próbka 7:

Obliczenia przykładowe stałej ko z zależności (2):

próbka 1:

próbka 2:

próbka 7:

5. Odchylenie standardowe Δko liczymy ze wzoru:

gdzie:

n - liczba doświadczeń

- wartość średnia stałej ko z n-doświadczeń (równa 4,18⋅10-4).

Δko = 6,902⋅10-5.

  1. Wpływ temperatury.

  1. Obliczenie średniej początkowej szybkości reakcji.

dla T = 293K

dla T = 303K

dla T = 313K

dla T = 323K

dla T = 333K

  1. Obliczenie stałej szybkości reakcji k.

dla T = 293K

dla T = 303K

dla T = 313K

dla T = 323K

dla T = 333K

  1. Obliczenie czynnika przedwykładniczego A i Ea wykorzystując postać logarytmiczną równania Arrheniusa.

Jest to zależność liniowa (y = ax + b)

Metodą najmniejszych kwadratów oliczamy A.

Lp

T-1

lnk

1

3,401⋅10-3

-6,934

2

3,300⋅10-3

-6,309

3

3,194⋅10-3

-5,907

4

3,096⋅10-3

-5,155

5

3,003⋅10-3

-4,501

-5132,74

14,88

⇒ Ea = -a⋅R = 5132,74⋅8,314 = 42,673

lnA = 14,88 ⇒ A = e14,88 = 2,899358⋅106

  1. Wnioski

  1. Na szybkość reakcji duży wpływ ma temperatura. Ten parametr w decydujący sposób wpływa na szybkość reakcji, ponieważ nie tylko podwyższa liczbę zderzeń na wskutek wzrostu energii kinetycznej drobin, ale także podwyższa udział zderzeń skutecznych, które prowadzą do utworzenia drobin pro-duktów. Możemy, więc stwierdzić, że czas zajścia reakcji w temperaturach niższych jest znacznie dłu-ższy niż w temperaturach wyższych, co można zaobserwować w naszych wynikach.

  1. Korzystając z zależności:

można stwierdzić, że jeżeli zA i zB są jednakowych znaków, to wówczas logk > logk0 i wtedy stała szybkości reakcji rośnie ze wzrostem I, natomiast jeżeli zA i zB są przeciwnych znaków wtedy logk < logk0 i stała k maleje ze wzrostem I.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Adsorpcja jodu na wŕglu, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Korozja metali, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Punkt izoelektryczny, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Liczby przenoszenia, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Ciep-o spalania, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Ciecz-cia-o sta-e, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Szeregi Hoffmeistera, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Napiŕcie powierzchniowe, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Kriometria, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
SEM ogniwa, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Ciep-o rozpuszczania, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Kolokwium nr 2 (2), Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, 3 semestr, fizyczna paczi
SEM ogniwa1, Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, Laboratorium, inne, SEM ogniwa
5.5L, technologia chemiczna, chemia fizyczna, sprawozdania z chemi fizycznej, 5.5
Badanie równowagi fazowej w układzie trójskładnikowym 8.3, Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, l
elektrolityzadania st, Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, laboratorium
Zadania sem.2, Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, Egzamin, zadana na egzamin

więcej podobnych podstron