Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule (0)

Eksperimentaalne töö 1
Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule
Töö eesmärk
Le Chatelier' printsiip – reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutmisel.
Kasutatud ained ja kemikaalid
FeCl3 ja NH4SCN küllastatud lahused , tahke NH4Cl, destilleeritud vesi.
Kasutatud töövahendid ja mõõteseadmed
Keeduklaas , katseklaaside komplekt.
Töö käik
Võtsin keeduklaasi 20 ml destilleeritud vett ja lisasin 2 tilka küllastatud FeCl3 lahust ning 2 tilka NH4SCN lahust. Segasin hoolikalt ning jagasin tekkinud punase lahuse võrdsete osadena nelja märgistatud katseklaasi.
Esimese katseklaasi jätsin võrdluseks. Teise katseklaasi lisasin kaks tilka FeCl3 lahust, kolmandasse katseklaasi 2 tilka NH4SCN lahust ning neljandasse katseklaasi tahket NH4Cl.
Katse tulemused
FeCl3 + 3NH4SCN ↔ Fe(SCN)3 + 3NH4Cl
punane
Teise katseklaasi FeCl3 lahust lisades muutus lahus võrreldes esimese katseklaasiga tumedamaks. Tumepunane värvus näitas, et reaktsiooni tasakaal liikus saaduste tekke suunas ning reaktsiooni saadust raud(III)tiotsüanaati tekkis juurde. NH4SCN lahust lisades muutus kolmanda katseklaasi lahus veelgi tumedamaks punaseks ning tasakaal liikus saaduste tekke suunas. Kui lisasin NH4Cl-i neljandasse katseklaasi, muutus lahus kollakamaks ning tasakaal nihkus lähteainete suunas, sest NH4Cl on üks reaktsiooni saadusi.
Järeldus
Reaktsiooni tasakaal liigub lähteainete poole kui suurendada saaduste kontsentratsiooni ja tasakaal liigub saaduste poole kui lisada segusse lähteaineid.
Eksperimentaalne töö 2
Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist
Töö eesmärk
Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine, reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine.
Kasutatud ained ja kemikaalid
1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne H2SO4 lahus, destilleeritud vesi.
Kasutatud töövahendid ja mõõteseadmed
Büretid, katseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas, termomeeter, elektripliit .
Katse 1
Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist
Töö käik
Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2 + S ↓
Jagasin kaheksa katseklaasi neljaks paariks. Ühes katseklaasis igast paarist on väävelhappelahus, teises naatriumtiosulfaadilahus, mille kontsentratsioon paariti erineb. Algul täitsin neli katseklaasi H2SO4 lahusega – igasse katseklaasi 6 cm3 (6 ml). Erineva kontsentratsiooniga Na2S2O3 lahused valmistasin järgmiselt:

• ühte katseklaasi mõõtsin 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 mõõtsin aega lahuste kokkuvalamise momendist kuni hetkeni, mil lahus muutus häguseks. Selleks võtsin esimese paari, valasin lahused ühte katseklaasi kokku, sulgesin katseklaasi korgiga ning segasin katseklaasi kiiresti paar korda ümber pöörates. Samal momendil fikseerisin stopperiga katse alguse ning katse lõpu, kui tekkis hägu. Samamoodi toimisin teise, kolmanda ja neljanda paariga.
Katsetulemused
Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2O3 kontsentratsioonist
Tabel 1
Katseklaaside paar
Na2S2O3 maht cm3
H2O maht cm3
Na2S2O3 suhteline kontsentratsioon
Aeg t min
Reaktsioonikiirus
v=1/t min-1
1
6
0
6
1,22
0,82
2
4
2
4
1,93
0,52
3
3
3
3
2,22
0,45
4
2
4
2
3,38
0,30
Katse 2
Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Töö käik
Võtsin neli paari katseklaase. Märgistasin katseklaasid, mis sisaldasid Na2S2O3 ühtmoodi, ja katseklaasid väävelhappelahusega teistmoodi. Ühe katseklaasi igast paarist täitsin 4 cm3 ulatuses väävelhappelahusega, teine 4 cm3 ulatuses Na2S2O3 lahusega. Edasi täitsin ühe suurema keeduklaasi poolenisti veega ning asetasin sinna kõik katseklaasid ning termomeetri. Siis tõstsin keeduklaasi koos katseklaasidega elektripliidile ning hakkasin jälgima temperatuuri tõusu.
Katsed sooritasin temperatuuridel 30°C, 40°C, 50°C ja 60°C. Kui temperatuur jõudis ~32 °C, tõstsin keeduklaasi koos katseklaasidega pliidilt maha, võtsin kätte esimese paari katseklaase, valasin lahused kokku, sulgesin katseklaasi korgiga, segasin kiiresti ning asetasin siis katseklaasi kohe sooja vette tagasi. Mõõtsin aega lahuste kokkuvalamise momendist kuni hägu tekkimiseni. Seejärel asetasin keeduklaasi uuesti pliidile ning tõstsin temperatuuri ~42 °C-ni. Siis võtsin keeduklaasi taas pliidilt ning kordasin katset järgmise lahustepaariga. Hägu teket jälgisin sooja vee sees. Samamoodi toimisin ka temperatuuridel 50°C ja 60°C.
Katsetulemused
Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Tabel 2
Katseklaaside paar
Katse temperatuur
t °C
Aeg t min
Reaktsioonikiirus
v=1/ t min-1
1
30
0,77
1,3
2
40
0,45
2,2
3
50
0,27
3,7
4
60
0,13
7,7
Van’t Hoffi reegel: Temperatuuri tõstmine 10°C võrra suurendab reaktsioonikiirust kaks kuni neli korda.
Selle reegli matemaatiline valem:
Leian antud katses iga temperatuurivahemikul eraldi temperatuuritegurid.
Ning nendest leian keskmise temperatuuriteguri.
Kokkuvõte ja järeldused
Reaktsioon toimub seda kiiremini, mida suurem on lähteaine (Na2S2O3) kontsentratsioon. Reaktsioon Na2S2O3 suhtes on esimest järku.
Uuritud reaktsiooni kiirus tõusis temperatuuri tõstmisel 10°C kaupa keskmiselt 1,82 korda.