Ainete konsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule (0)

LABORATOORNE TÖÖ 3
E k s p e r i m e n t a a l n e t ö ö 1
A i n e t e k o n t s e n t r a t s i o o n i m u u t u s e m õ j u t a s a k a a l u l e
Töö eesmärk
Le Chatelier' printsiip – reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutmisel.
Kasutatavad ained
FeCl3 ja NH4SCN küllastatud lahused , tahke NH4Cl .
Töövahendid
Katseklaaside komplekt.
Töö käik
Kirjutada välja tasakaalukonstandi avaldis raud(III)kloriidi ja ammooniumtiotsüanaadi lahuste vahelisele reaktsioonile
FeCl3(aq) + 3NH4SCN(aq) -> Fe(SCN)3(aq) + 3NH4Cl(aq)
punane
Hinnata, millises suunas nihkub tasakaal, kui suurendada
a) FeCl3 kontsentratsiooni
b) NH4SCN kontsentratsiooni
c) NH4Cl kontsentratsiooni?
Hinnata tasakaalukonstandi avaldise põhjal kumma aine, kas NH4SCN või FeCl3 kontsentratsiooni suurendamine mõjutab tasakaalu enam. Kontrollida tasakaalu nihkumist katseliselt. Selleks võtta keeduklaasi 20 ml destilleeritud vett ja lisada 1...2 tilka küllastatud FeCl3 lahust ning 1...2 tilka NH4SCN lahust. Segada hoolikalt ning jagada tekkinud punane lahus võrdsete osadena nelja katseklaasi. Lahuse punane värvus on tingitud reaktsioonil tekkivast raud(III)tiotsüanaadist, kus värvi intensiivsus oleneb temakontsentratsioonist. Reaktsiooni tasakaalu nihkumist on lihtne jälgida lahuse värvuse muutumise järgi. Esimene katseklaas jätta võrdluseks. Teise katseklaasi lisada kaks tilka FeCl3 lahust. Mida võib tähele panna? Kummas suunas nihkub tasakaal? Kolmandasse katseklaasi lisada 2 tilka NH4SCN lahust. Kummas suunas nihkub tasakaal? Kas muutus on suurem või väiksem võrreldes FeCl3lisamisega? Neljandasse katseklaasi lisada tahket NH4Cl ja loksutada tugevasti. Kuidas muutub lahuse värvus? Anda selgitus .

FeCl3 kontsentratsiooni suurendamisel suunab saaduste poole, mõjutab tasakaalu enam.

NH4SCN konts. suurendamisel liigub saaduste poole

NH4Cl konts. suurendamisel liigub lähteainete poole.
2. Katseklaasis olnud lahus muutus punasemaks- tasakaal nihkus saaduste poole. 3. Katseklaasis olnud lahus muutus punasemaks kuid vähem- tasakaal nihkus saaduste poole. 4. Katseklaasis olnud lahus muutus heledamaks, seega reaktsioon liikus lähteainete poole. Lahus muutus heledamaks, kuna lahuses oli rohkem lähteaineid, millel polnud punakat tooni kui FeCl3, millel oli punakas toon.
E k s p e r i m e n t a a l n e t ö ö 2
R e a k t s i o o n i k i i r u s e s õ l t u v u s l ä h t e a i n e t e k o n t s e n t r a t s i o o n i s t
j a t e m p e r a t u u r i s t
Töö eesmärk
Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine, reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine.
Kasutatavad ained
1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne H2SO4 lahus.
Töövahendid
Büretid, katseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas , termomeeter , elektripliit .
Töö käik
Reaktsioonikiiruse sõltuvust reageerivate ainete kontsentratsioonist ning temperatuurist on hea vaadelda väävelhappe ning naatriumtiosulfaadi vahelise reaktsiooni abil
Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2 + S ↓
Selles reaktsioonis tekkiv hägune väävlisade on hõlpsasti jälgitav ning suhteliselt lahjade (~ 1%) lahuste korral on ajavahemik lahuste kokkuvalamise hetkest kuni hägu tekkimiseni mõni minut.
Katse 1
Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist
Kaheksa katseklaasi jagada neljaks paariks. Ühes katseklaasis igast paarist on väävelhappelahus, teises naatriumtiosulfaadilahus, mille kontsentratsioon paariti erineb. Algul täita neli katseklaasi H2SO4 lahusega – igasse katseklaasi 6 cm3 (6 ml). Erineva kontsentratsiooniga Na2S2O3lahused valmistada järgmiselt: ühte katseklaasi mõõta 6 cm3 Na2S2O3 lahust, teise 4 cm3 Na2S2O3 lahust ja 2 cm3 destilleeritud vett, kolmandasse 3 cm3 Na2S2O3 lahust ja 3 cm3 vett, neljandasse 2 cm3 Na2S2O3 lahust ning 4 cm3 vett. Katses mõõta aega lahuste kokkuvalamise momendist kuni hetkeni, mil lahus on muutunud häguseks. Selleks võtta esimene paar, valada lahused ühte katseklaasi kokku, sulgeda katseklaas korgiga ning segada katseklaasi kiiresti paar korda ümber pöörates. Samal momendil fikseerida kella või stopperiga katse algus ning, kui tekib hägu, katse lõpp. Samamoodi toimida teise, kolmanda ja neljanda paariga. Et aega kokku hoida, võib ülejäänud paarid omavahel kokku valada enam-vähem korraga, kiiresti kõik läbi segada, käivitada kell ning oodata hägu tekkimist algul teises, siis kolmandas ja lõpuks neljandas paaris, milles on Na2S2O3 kontsentratsioon kõige väiksem. Mõõdetud ajavahemikud fikseerida.
Katseklaaside paar
Na2S2O3 maht cm3
H2O maht cm3
Na2S2O3 suhteline
kontsentratsioon
Aeg τ min
Reaktsioonikiirus
v = 1/τ min–1
1
6
0
6
1,42
0,71
2
4
2
4
1,85
0,54
3
3
3
3
2,37
0,42
4
2
4
2
3,38
0,29
Järeldus
Reaktsiooni kiirus sõltub ühe lähteaine kontsentratsioonist lineaarselt. Selle reaktsiooni järk on 1.
Katse 2
Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Kui katseklaasid on hoolikalt pestud, võib alustada järgmist katset. Jällegi võtta neli paari katseklaase. Et neid hiljem mitte segi ajada, märgistada katseklaasid, mis sisaldavad Na2S2O3 ühtmoodi, ja katseklaasid väävelhappelahusega teistmoodi. Üks katseklaas igast paarist täita 4 cm3 väävelhappelahusega, teine 4 cm3Na2S2O3 lahusega. Edasi täita poolenisti veega üks suurem keeduklaas ning asetada sinna kõik katseklaasid ning termomeeter. Siis tõsta keeduklaas koos katseklaasidega elektripliidile ning hakata jälgima temperatuuri tõusu. Katsed sooritada temperatuuridel 30 °C, 40 °C, 50 °C ja 60 °C. Kui temperatuur on jõudnud ~32 °C-ni, tõsta keeduklaas koos katseklaasidega pliidilt maha, võtta kätte esimese paari katseklaasid, valada lahused kokku, segada kiiresti ning asetada siis katseklaas kohe sooja vette tagasi. Mõõta aeg lahuste kokkuvalamise momendist kuni hägu tekkimiseni. Seejärel võib keeduklaasi uuesti pliidile asetada ning tõsta temperatuuri ~42 °C-ni. Siis võtta keeduklaas taas pliidilt ning korrata katset järgmise lahustepaariga. Oluline on, et hägu teket jälgitaks sooja vee sees. Vastasel juhul jahtub katseklaas kiiresti maha ning saadakse vale sõltuvus. Samamoodi tehakse kõik neli katset. Katsetulemused fikseerida.
Katseklaaside paar
Katse temperatuur t°C
Aeg τ min
Reaktsioonikiirus
v = 1/τ min–1
1
30
1,22
0,82
2
40
0,8
1,25
3
50
0,53
1,88
4
60
0,37
2,73
Leian γk:
Vahemiku 30-40 C jaoks- γ1 = 1,25/0,82 = 1,52
Vahemiku 40-50 C jaoks- γ2 = 1,88/1,25 = 1,5
Vahemiku 50-60 C jaoks- γ3 = 2,73/1,88 = 1,45
Keskmine - γk = 1,52+1,5+1,45/3 = 1,49
Järeldus
Reaktsiooni temperatuuri tõstmisel 10 C suureneb kiirus ca 2 korda.