Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule (0)

Eksperimentaalne töö 1

Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule

Töö eesmärk

La Chatelier ’ printsiip – reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutmisel.

Sissejuhatus

Katse käigus toimub destilleeritud vee keskkonnas reaktsioon
Reaktsiooni tasakaalu nihkumist jälgitakse lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutumisel lahuse värvi järgi.
Töövahendid: katseklaaside komplekt, keeduklaas , klaaspulk , spaatel.
Kasutatud ained: FeCl3 ja NH4SCN küllastunud lahused , tahke NH4Cl.

Teoreetiline ettevalmistus

Kirjutatakse välja tasakaalukonstandi avaldis raud(III)kloriidi ja ammooniumtiotsüaniidi lahuste vahelisele reaktsioonile.
Kui suurendada FeCl3 kontsentratsiooni, nihkub tasakaal saaduste tekke suunas.
Kui suurendada NH4SCN kontsentratsiooni, nihkub tasakaal samuti saaduste tekke suunas.
Kui suurendada NH4Cl kontsentratsiooni, nihkub tasakaal lähteainete tekke suunas.
NH4SCN kontsentratsiooni suurendamine muudab tasakaalu rohkem, kui FeCl3 tasakaalu suurendamine.

Töö käik

Kontrollitakse tasakaalu nihkumist katseliselt. Kõigepealt valatakse keeduklaasi 20 ml destilleeritud vett, lisatakse sellesse 2 tilka FeCl3 ja 1 tilk NH4SCN küllastunud lahust. Saadud lahus segatakse hoolikalt klaaspulgaga ning jagatakse võrdselt nelja katseklaasi.
Esimene katseklaas jäetakse võrdluseks. Katseklaasis oleva lahuse värvus on punane.
Teise katseklaasi lisatakse kaks tilka FeCl3 lahust. Segatakse. Saadud lahuse värvus on tumepunane. Lahuse tasakaal on nihkunud saaduste tekke suunas.
Kolmandasse katseklaasi lisatakse kaks tilka NH4SCN lahust. Segatakse. Saadud lahuse värvus on samuti tumepunane, sarnane teises katseklaasis oleva lahusega, kuid on veidi tumedam. Lahuse tasakaal on nihkunud veelgi enam saaduste tekke suunas.
Neljandasse katseklaasi lisatakse spaatliga väike kogus tahket NH4Cl. Segatakse tugevalt. Saadud lahuse värvus on oranž ning heledam kui esimeses katseklaasis. See tähendab, et lahuse tasakaal on nihkunud lähteainete tekke suunas.

Kokkuvõte

Sooritatud katse tõestas eelnenud oletusi tasakaalu nihkumise koha pealt. Tõstes lähteainete kontsentratsiooni lahuses, nihkub tasakaal saaduste tekke suunas. Tõstes aga saaduste kontsentratsiooni, nihkub tasakaal lähteainete tekke suunas.

Ekperimentaalne töö 2

Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist

Töö eesmärk

Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine, reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine.

Sissejuhatus

Töö käigus pannakse toimuma reaktsioon
Katses tekkiva häguse väävlisademe järgi saab mõõta reaktsiooniks kuluvat aega. Esimeses katses mõõdetakse aega erinevate kontsentratsioonidega lahuste juures ja teises katses vaadeldakse reaktsiooni kiirust sõltuvalt lahuse temperatuurist.
Töövahendid: büretid, katseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas, termomeeter , elektripliit , stopper .
Kasutatud ained: 1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne H2SO4 lahus.

Katse 1

Töö käik

Kaheksa katseklaasi jagatakse neljaks paariks. Nelja katseklaasi lisatakse 6 ml väävelhappe lahust. Ülejäänud nelja katseklaasi lisatakse aineid järgmiselt:

6 ml Na2S2O3 lahust

4 ml Na2S2O3 lahust ja 2 ml destilleeritud vett

3 ml Na2S2O3 lahust ja 3 ml destilleeritud vett

2 ml Na2S2O3 lahust ja 4 ml destilleeritud vett
Iga paari lahused valatakse kokku ning mõõdetakse aega, kuni katseklaasis tekib hägune väävlisade. Mõõdetud ajavahemikud märgitakse järgnevas tabelis.

Katse andmed

Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2O3 kontsentratsioonist
Na2S2O3 maht
(ml)
H2O
maht
(ml)
Na2S2O3 suhteline kontsentratsioon
Aeg
τ
(min)
Reaktsiooni­kiirus v=1/τ (min-1)
1
6
0
6
0,833
1,2
2
4
2
4
1,333
0,75
3
3
3
3
1,667
0,60
4
2
4
2
2,667
0,375

Graafik

Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2O3 kontsentratsioonist

Järeldus

Katses 1 selgus, et mida suurem on ainete kontsentratsioon lahuses, seda kiiremini toimub nende reageerimine. Reaktsioonikiirus kasvab sellisel juhul lineaarselt. Reaktsioonijärk Na2S2O3 suhtes on 1.

Katse 2

Töö käik

Kaheksa katseklaasi jagatakse taas neljaks paariks. Neli katseklaasi täidetakse 4 ml väävelhappelahusega ning teised neli 4 ml Na2S2O3 lahusega.
Suurem keeduklaas täidetakse poolenisti veega ning kõik kaheksa katseklaasi asetatakse koos termomeetriga sinna. Keeduklaasi kuumutatakse elektripliidil ning jälgitakse temperatuuri tõusu.
Temperatuuridel 30 °C, 40 °C, 50 °C ja 60 °C sooritatakse katsed: keeduklaas tõstetakse maha elektripliidilt, valatakse kokku ühe katseklaaside paari lahused, asetatakse üks keeduklaas koos seguga tagasi sooja vette ning mõõdetakse aega hägu tekkimiseni. Mõõdetud ajavahemikud märgitakse järgnevas tabelis.

Katse andmed

Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Katse
Temperatuur
t °C
Aeg
τ
min
Reaktsioonikiirus
v=1/τ
min-1
1
30
0,5
2
2
40
0,333
3,003
3
50
0,166
6,024
4
60
0,083
12,05

Graafik

Reaktsiooni keskmine temperatuuritegur

Kõigepealt leian van’t Hoffi reegli põhjal temperatuuritegurid kolmele temperatuurivahemikule eraldi:
Ja seejärel arvutan nende keskmise:
Reaktsiooni keskmine temperatuuritegur on 1,84.

Järeldus

Katse 2 näitas, et temperatuuri tõstmisel sama kontsentratsiooniga lahuse reaktsioonikiirus kasvab. Temperatuuri tõus on sõltuvalt temperatuurist erinev:

Kokkuvõte

Katsed olid edukad . Reaktsioonikiirust mõjutavateks teguriteks on ainete kontsentratsioon (kontsentratsiooni suurenemisel kiirus kasvab lineaarselt) ja temperatuur (mida kõrgem temperatuur, seda kiiremini reaktsioon toimub).