Практическая работа "Скорость химических реакций", 11 класс, карточка - путеводитель

Практическая работа № 5 СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ Ц е л и :   применить   знания   о   скорости   химической   реакции   в   решении экспериментальных   задач;   совершенствовать   умения   объяснять   наблюдении   и результаты проводимых опытов. О б о р у д о в а н и е   и   р е а к т и в ы :   1) железная скрепка, порошок железа, кр. MnO2, растворы HCl (5%­ный и 10%­ный), Na2CO3, FeCl3, NaOH, СuSO4, H2O2 (3%­ный); 2) спиртовка, зажим, пробирки, лучина. ТБ: 1) аккуратно работать с реактивами и приборами;   2) не смешивать реактивы без согласования с заданием. Х о д   р а б о т ы З а д а н и е   1.  Проверьте   свою   готовность   к   выполнению   практической работы. 1. Выберите и подчеркните верное суждение: а) Катализатором называют вещество, увеличивающее скорость химической реакции, но остающееся без изменения. б) Каждое химически чистое вещество может быть катализатором. в)   Катализатор   увеличивает   выход   продукта   в   необратимой   и   обратимой химических реакциях. 2.  Математическое выражение закона действующих масс для реакции, выражаемой уравнением аА + bB = cC, имеет вид:  в) υх.р. = [А]а ∙ [B]b а) υх.р. = k ∙ [А]а ∙ [B]b;  б) υх.р. = k ∙ [А] ∙ [B];  3. Скорость гетерогенной реакции зависит от: а) объема;    б) площади поверхности реагентов;    в) концентрации реагентов. 4. Повышение давления в системе приводит к: а) повышению энергии активации частиц; б) понижению скорости реакции; в) увеличению концентрации реагирующих веществ; г) ни к чему не приводит. 5.  Температурный коэффициент химической реакции, скорость которой выросла в 27 раз при повышении температуры от 30° до 60°, равен: а) 2;  б) 3;  в) 9;  г) вычислить невозможно.З а д а н и е  2. Экспериментальная задача. Предложите способы увеличения скорости следующих химических реакций и Способ  увеличения скорости Теоретическое  обоснование Уравнение  реакции осуществите их:  Химическая реакция 1) Взаимодействие железа  и соляной кислоты 2) Взаимодействие растворов карбоната натрия и соляной  кислоты 3) Разложение гидроксида  железа (III) Ответьте   на   вопрос:   «От   каких   факторов   зависит   скорость   химической реакции?».  ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ З а д а н и е  3. Проблемная экспериментальная задача. 1)   Налейте   в   2   пробирки   по   1   мл   3%­ной   перекиси   водорода   (Н2О2) и добавьте в первую раствор медного купороса, а во вторую – раствор аммиака. Запишите свои наблюдения и ответьте на вопрос: «Взаимодействуют ли данные вещества с перекисью водорода?».  ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 2)   В   чистой   пробирке   слейте   растворы   медного   купороса   и   аммиака (обратите   внимание:   раствор   аммиака   должен   быть   в   избытке)  дополучения   прозрачного   раствора   василькового   цвета. получилось?)  (Подумайте:   что 3) В пробирку налейте 1 мл 3%­ной перекиси водорода и добавьте немного полученного   в   предыдущем   опыте   раствора.   Что   наблюдаете?   Попробуйте определить и объяснить происходящее явление. 4) Сделайте вывод. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ З а д а н и е  3А. Мысленный эксперимент. Подумайте и ответьте на вопросы: 1)   Изменится       ли       скорость       гомогенной       химической       реакции А + В = АВ,   если   одновременно   повысить   давление   в   2   раза   и   понизить температуру на 20оС? (Температурный коэффициент равен 2.) Обоснуйте ответ с помощью расчетов. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 2) При 40 оС реакция протекает за 180 секунд. Температурный коэффициент равен 3. За сколько времени она завершится при 60 оС? ______________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ З а д а н и е  4. Дополнительные проблемные опыты. В две пробирки налейте одинаковые объемы раствора перманганата калия (KMnO4), добавьте раствор серной кислоты и 2 гранулы цинка. Затем в одну из пробирок добавьте на кончике шпателя твердый нитрат калия. Как изменилась скорость реакции? Дайте обоснованное объяснение происходящему. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Практическая работа № 5 СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ Задание 1. 1 – а; 2 – а; 3 – б; 4 – в; 5 – б. Задание 2.Химическая  реакция 1) Взаимодействие  железа и соляной  кислоты Способ  увеличения  скорости Железо взять в порошке 2) Взаимодействие  растворов  карбоната натрия и  соляной кислоты Увеличение  концентрации  растворов 3) Разложение  гидроксида железа  (III) Повышение  температуры Теоретическое  обоснование Скорость  гетерогенной  реакции зависит от  площади  соприкосновения  веществ Скорость  гомогенной реакции  пропорциональна  концентрации  реагирующих  веществ Температура  увеличивает  скорость  эндотермических  реакций Уравнение реакции Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O+ + CO2 2Fe(OH)3   Fe→ 2O3 + 3H2O В ы в о д :  скорость химической реакции зависит от концентрации веществ (в газах   –   от   давления),   от   температуры,   от   площади   соприкосновения реагирующих частиц, а также от введения катализатора.  Задание 3.  1) Перекись водорода не взаимодействует с растворами медного купороса и аммиака. 2) При взаимодействии раствора аммиака с сульфатом меди (II) наблюдается бурное выделение газа, который можно определить с помощью тлеющей лучины. (Осторожно!   Использовать   малые   количества   веществ!)  Образуется аммиакат   меди   (II),   который   в   данном   случае   является  катализатором реакции   разложения   перекиси   водорода:    CuSO4  +   4NH3  =   [Cu(NH3)4]SO4 2H2O2 = 2H2O + O2  ↑ Задание 3А. 1) Кинетическое уравнение данной реакции: υ1.  = k  ∙  [А] ∙  [B]. Повышение давления приводит к повышению концентраций веществ в 2 раза, то есть  υ 2 = k ∙ 2[А] ∙ 2[B];   υ1 = 4υ1  – скорость повышается в 4 раза. По закону Вант­Гоффа: υ 2 = υ1∙ ɤ∆t/10В данном примере  υ2 = 1/4υ1 – скорость уменьшится в 4 раза. О т в е т :  скорость данной реакции не изменится, так как изменение условий одновременно приводит к противоположным по знаку, но численно одинаковым результатам. 2) Пусть начальная скорость реакции при 40о была 1 моль/л∙с, тогда при 60о скорость (по закону Вант­Гоффа) увеличится в 32 раз и будет равна 9 моль/ л∙с и протекает она за 180 с. Скорость   реакции   обратно   пропорциональна   времени   протекания реакции: υ 2/ υ1 = t1/t2.  Подставив в это выражение данные, получим:  t2 = 20 c. О т в е т :  при 60° реакция завершится за 20 секунд. Дополнительные проблемные опыты. Р е ш е н и е .   При   взаимодействии   цинка   с   серной   кислотой   начнется выделение водорода. Когда в одну из пробирок­реакторов добавляют на кончике шпателя   твердый   нитрат   калия,   наблюдается   более   быстрое,   чем   во   второй пробирке, обесцвечивание раствора перманганата калия. О б ъ я с н е н и е   о п ы т а : 1) Перманганат калия – окислитель; водород, образующийся при реакции цинка с серной кислотой, – восстановитель:  Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 5H2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O Cуммарно реакция протекает следующим образом: 2KMnO4 + 7Zn + 10H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 7ZnSO4 + 2H2 + 8H2O 2) Нитрат калия ускоряет реакцию, следовательно, является катализатором.                                           KNO3 2KMnO4  +   7Zn   +   10H2SO4      ==       2MnSO4  +   K2SO4  +   7ZnSO4  +   2H2  + + 8H2O