Практическая работа №2. Влияние различных факторов на скорость химической реакции. Химия 11 класс

Практическая работа №2

Влияние различных факторов на скорость химической реакции.

Цель: рассмотреть влияние различных факторов на скорость химической реакции.

Оборудование и реактивы: пробирки, спиртовка, спички, держатель, штатив для пробирок, лучинка, цинк, магний, медь: гранулы и порошок, растворы соляной кислоты (1:3, 1:10), уксусная кислота, мел, стакан с горячей водой, пероксид водорода, оксид марганца (IV).

Ход работы:

Оформить работу в виде таблицы:

Рассматриваемый фактор, влияющий на скорость химической реакции

Описание эксперимента

Наблюдения, позволяющие судить о скорости реакции

Уравнения реакций

Вывод

1. Влияние природы реагирующих веществ

1) В три пробирки налейте соляной кислоты. В первую пробирку положите кусочек магния, во вторую - кусочек цинка, в третью - кусочек меди. Что наблюдаете? Какая из реакций самая быстрая?

В первой пробирке (магния) наблюдается активное выделение газа (водорода)



Во второй пробирке (где цинк) медленно выделяются пузырьки газа (водорода)

В третей пробирке (где медь) ничего не наблюдается

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

Cu + HCl ↛ реакция не идет

Сущность реакций металлов с кислотой заключается в том, что атомы металлов отдают электроны (т. е. окисляются, являются восстановителями) протонам водорода (т. е. восстанавливаются, являются окислителями). Но металлы обладают разной восстановительной способностью, эту способность характеризует стандартный электродный потенциал, для магния он равен -2,36 В, для цинка он равен -0,76 В, для меди +0,34 В, для водорода 0.

Для протекания ОВР должно выполнять правило: Е_{окислителя} > Е_{восстановителя} и чем больше разница потенциалов Е_{окислителя} - Е_{восстановителя} (ЭДС реакции), тем интенсивнее идет реакция металла с кислотой

2) Налейте в одну пробирку соляной кислоты, в другую - такое же количество уксусной кислоты (концентрация кислот одинакова). Опустите в каждую пробирку по две гранулы цинка. Определите, какая реакция протекает быстрее

С цинком быстрее протекает реакция с соляной кислотой, чем с уксусной кислотой

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

Zn + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Zn + H₂↑

Сила кислот зависит не только от состава кислоты, но и от ее строения. Сила кислоты зависит от значения константы диссоциации кислоты, чем больше величина K_д, тем сильнее кислота. K_д(HCl) = 10⁷, K_д(CH₃COOH) = 1,74*10^-5

Т.к. K_д(HCl) >>> K_д(CH₃COOH), то реакция цинка с соляной кислотой протекает гораздо более интенсивно, чем с уксусной кислотой

2. Влияние концентрации реагирующих веществ

В две пробирки поместите по одной грануле цинка. В одну прилейте 1 мл соляной кислоты (1 : 3), в другую - столько же этой кислоты (1 : 10).

Где более интенсивно проходит реакция? Почему?

Там, где концентрация кислоты больше (1:3), там реакция идет быстрее, чем где концентрация кислоты составляет 1:10.

В двух пробирках идет одна и та же реакция:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

Чем выше концентрация реагирующих веществ, тем чаще столкновения их частиц и тем выше скорость химической реакции

3. Влияние поверхности соприкосновения реагентов

В одну пробирку опустите кусочек мела, в другую насыпьте порошок мела. Налейте в пробирку по 1,5 мл соляной кислоты одинаковой концентрации. Есть ли разница в скорости выделения газа?

Наиболее интенсивно газ выделяется, там где был порошок мела, нежели кусочек мела

В двух пробирках идет одна и та же реакция:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

При увеличении степени измельчения твердых веществ, увеличивается поверхность соприкосновения реагирующих веществ, т. е. растет число столкновений между молекулами и или атомами поэтому, чем выше степень измельчения веществ, тем быстрее протекает скорость реакции

4. Влияние температуры

В две пробирки опустите по одной грануле цинка. Налейте по 1 мл соляной кислоты одинаковой концентрации в каждую пробирку. Одну пробирку опустите в стакан с горячей водой. По интенсивности выделения пузырьков водорода сделайте вывод о влиянии температуры на скорость химической реакции

Быстрее реакция идет там, где пробирка опущена в стакан с горячей водой

В двух пробирках идет одна и та же реакция:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

При столкновении молекул и/или атомов реагируют только те молекулы и/или атомы, которые обладают достаточной кинетической энергией для осуществления реакции. При повышении температуры доля таких молекул и/или атомов возрастает, поэтому в пробирке, которая опущена в стакан с горячей водой, реакция идет более интенсивно

5. Влияние катализатора

В пробирку налейте 1 мл пероксида водорода и внесите тлеющую лучинку, не прикасаясь к жидкости. Что наблюдаете? Добавьте к пероксиду водорода несколько кристалликов оксида марганца

Налили 1 мл пероксида водорода и внесли тлеющую лучинку - ничего не произошло. После того, как добавили к пероксиду водорода несколько кристалликов оксида марганца (IV) началось бурное выделение газа, когда внесли тлеющую лучинку в пробирку - она воспламенилась (явный признак того, что выделяющийся газ - кислород). После окончания реакции оксид марганца (IV) не растворился. Из всего этого следует, что оксид марганца (IV) выполняет роль катализатора

2H₂O₂ -^MnO2→ 2H₂O + O₂↑

Под действием катализаторов вещества становятся реакционно способными при более низкой температуре

Вывод: Скорость химической реакции зависит от условий: от природы реагирующих веществ, от площади соприкосновения, от концентрации, от температуры, от присутствия катализаторов.

Правила техники безопасности при выполнении химического эксперимента

1. Многие вещества при попадании на кожу могут вызвать ожоги. Никогда не берите вещества руками.

2. Некоторые вещества имеют неприятный запах, а их пары могут вызвать отравление. Не подносите близко к лицу открытую склянку.

3. В химической лаборатории не пробуют на вкус даже известные вещества, они могут содержать примеси, ядовитые для человека.

4. Кислоты - едкие вещества. Разрушают и раздражают кожу, слизистые оболочки.

5. Если кислота или щёлочь попала на кожу, её надо немедленно промыть большим количеством проточной воды.

6. Если зажечь спиртовку сразу же после снятия колпачка, загорается плёнка спирта на горлышке спиртовки как раз на том месте, где колпачок прилегает к горлышку. Пламя проникает под диск с трубкой, и пары спирта внутри резервуара загораются. Может произойти взрыв и выброс диска вместе с фитилём. Чтобы избежать этого, приподнимите на несколько секунд диск с фитилём для удаления паров. Если случится воспламенение паров, быстро отставьте в сторону предметы (тетрадь для практических работ) и позовите учителя.

7. Зажигать спиртовку только спичками, гасить крышкой или колпачком, накрывая сверху.

8. Запрещается передавать зажжённую спиртовку и зажигать одну спиртовку от другой.

9. При нагревании вещества в пробирке её необходимо сначала прогреть, отверстие пробирки во время нагревания должно быть направлено от себя и соседа.

10. Стекло - хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при ударе и незначительную прочность при изгибе. Категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины и отбитые края.

11. Пробирку закрепляют в держателе так, чтобы от горлышка пробирки до держателя было расстояние 1 - 1, 5 см.

12. Опыты проводить с таким количеством веществ, которые указаны в методическом руководстве по проведению каждого опыта.

13. Без разрешения учителя, ничего на столах не трогать.

14. Во время проведения эксперимента или оформлении отчёта соблюдайте тишину.

15. После работы приведи порядок на рабочем месте.