Keemia alused - Laboratoorne töö 3 (0)

Eksperimentaalne töö 1
Töö nimetus:
Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule
Töö eesmärk:
Le Chatelier' printsiip – reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutmisel.
Kasutatud

• mõõteseadmed, töövahendid:
  

Katseklaaside komplekt

• kemikaalid
  

FeCl3 ja NH4SCN küllastunud lahused , tahke NH4Cl
Töö käik:
Kirjutan välja raud(III)kloriidi ja ammooniumtiotsüanaadi reaktsioonivõrrandi ja tasakaalukonstandi.
Valan keeduklaasi 20 ml destilleeritud vett ja lisan 1…2 tilka küllastunud FeCl3 lahust ning 1…2 tilka NH4SCN lahust. Segan hoolikalt ning jagan tekkinud punase lahuse võrdsete osadena nelja katseklaasi.
Lahuse punane värvus on tingitud reaktsioonil tekkivast raud(III)tiotsüanaadist, kus värvi intensiivsus oleneb tema kontsentratsioonist. Reaktsiooni tasakaalu nihkumist on lihtne jälgida lahuse värvuse muutumise järgi.
Esimene katseklaas jätta võrdluseks.
Teise katseklaasi lisan kaks tilka FeCl3 lahust.
Kolmandasse katseklaasi lisan kaks tilka NH4SCN lahust.
Neljandasse katseklaasi lisan tahket NH4Cl ja loksutan tugevasti.
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:
Hindan, millises suunas nihkub tasakaal, kui suurendan

• FeCl3 kontsentratsiooni – tasakaal nihkub paremale. Katsel nägin, et lahus muutus tumepunaseks, mis on kinnituseks varem tehtud eeldusele tasakaalu nihkumise kohta.
  
• NH4SCN kontsentratsiooni – tasakaal nihkub paremale. Katsel nägin, et lahus muutus punasemaks, mis on samuti kinnituseks varem tehtud eeldusele tasakaalu nihkumise kohta.
  
• NH4Cl kontsentratsiooni – tasakaal nihkub vasakule. Katsel nägin, et lahuse värvus muutus heledamaks ning see on kinnituseks, et tasakaal nihkus vasakule ehk lähteainete suunas.
  

Hindan tasakaalukonstandi avaldise põhjal, kas NH4SCN või FeCl3 kontsentratsiooni suurendamine mõjutab tasakaalu enam. Näen, et tasakaalu mõjutab enam FeCl3, kuna NH4SCN molaarne kontsentratsioon on väiksem (koefitsendid reaktsioonivõrrandist on vastavalt 1 ja 3, kuid mahult on ained võrdsed).
Kokkuvõte
Muutes lähteainete või saaduste kontsentratsiooni lahuses suuremaks , muutub reaktsiooni tasakaal vastavalt paremale ehk saaduste suunas või vasakule ehk lähteainete suunas.
Eksperimentaalne töö 2
Töö nimetus:
Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist
Töö eesmärk:
Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine, reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine
Kasutatud

• mõõteseadmed, töövahendid:
  

Büretid, katseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas , termomeeter, elektripliit

• kemikaalid
  

1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne H2SO4 lahus
Töö käik:
Sooritan kokku kaks katset. Esimesel katsel määran ära reaktsioonikiiruse sõltuvuse lähteainete kontsentratsioonist ja teisel katsel määran reaktsioonikiiruse sõltuvuse temperatuurist. Enne ja pärast igat katset pesen katseklaasid hoolikalt kraanivee ja harjaga ning loputan 2...3 korda destilleeritud veega.
Reaktsioonivõrrand:
Arvutan reatsiooni keskmise temperatuuriteguri γk.
Katse I
Võtan 8 katseklaasi, mis omakorda jagan paarideks. Igast katseklaasi paarist panen ühte katseklaasi 6 cm3 H2SO4. Katseklaasi paaridest teise, tühja katseklaasi, panen erineva kontsentratsiooniga Na2S2O3: 1. katseklaasi mõõdan 6 cm3 Na2S2O3
2. katseklaasi mõõdan 4 cm3 Na2S2O3 ja 2 cm3 destilleeritud vett
3. katseklaasi 3 cm3 Na2S2O3 ja 3 cm3 destilleeritud vett
4. katseklaasi 2 cm3 Na2S2O3 ja 4 cm3 destilleeritud vett.
Kallan paaris olevad katseklaaside lahused kokku, panen korgi peale ja segan kiiresti ning mõõdan aega alates lahuste kokkuvalamisest kuni hägu tekkimiseni katseklaasis. Mõõdetud ajavahemikud märgin üles tabelisse (Joonis 1.1). Katsetulemuste alusel joonestan graafiku (Joonis 1.2), mis kirjeldab reaktsioonikiiruse v muutumise sõltuvust reageerivate ainete kontsentratsioonist. v=f(C)
Katse II
Moodustan kaheksast katseklaasist neli paari ning täidan igast paarist ühe katseklaasi 4 cm3 H2SO4 ning teise 4 cm3 Na2S2O3 lahusega. Märgistan katseklaasid ära, et neid mitte segamini ajada. Täidan suurema keeduklaasi poolenisti veega, asetan sinna termomeetri ja 4 katsekaaside paari ning alustan kuumutamist. 30 ℃, 40 ℃, 50 ℃, 60 ℃ juures võtan keeduklaasi pliidilt ning valan iga temperatuuri juures ühe katseklaaside paari kokku, segan kiiresti ja asetan vette tagasi. Võtan aega kokkusegamisest kuni hägu tekkimiseni katseklaasis. Nii teen kõikide paaridega. Mõõdetud ajavahemikud märgin üles tabelisse (Joonis 2.1). Katseandmete põhjal joonestan graafiku (Joonis 2.2), mis näitab reaktsioonikiiruse v sõltuvust katse temperatuurist. v=f(t)
Katseandmed:
Joonis 1.1
Katse-klaaside
paar
Na2S2O3
maht
cm3
H2O maht cm3
Na2S2O3 suhteline kontsentratsioon
Aeg min
Reaktsiooni kiirus
v = 1/ min-1
1
2
3
4
6
4
3
2
0
2
3
4
6
4
3
2
1,28
1,83
2,40
3,00
0,78
0,55
0,42
0,33

Joonis 2.1
Katseklaaside
paar
Katse temperatuur t
Aeg
min
Reaktsiooni kiirus
v = 1/ min-1
1
2
3
4
30
40
50
60
0,60
0,48
0,31
0,12
1,67
2,08
3,22
8,33

30 °C – 40 °C: t1 = 30 °C
t2 = 40 °C
40 °C – 50 °C: t1 = 40 °C
t2 = 50 °C
50 °C – 60 °C: t1 = 50 °C
t2 = 60 °C
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:
Joonis 1.2
Joonis 2.2
Leian reaktsiooni keskmise temperatuuriteguri γk valemist

• vahemikus 30 °C – 40 °C:
  

• vahemikus 40 °C – 50 °C:
  

• vahemikus 50 °C – 60 °C:
  

Kokkuvõte:
Reaktsioonikiirus sõltub Na2S2O3 kontsentratsioonist nii, et mida rohkem on lähteaines Na2S2O3, seda kiiremini toimub reaktsioon ning Na2S2O3 suhtes on tegemist 1. järku reaktsiooniga.
Keskmiselt tõuseb reaktsioonikiirus iga 10 °C juures 1,80 korda.