Keemiline tasakaal ja reaktsiooni kiirus (0)

TTÜ keemiainstituut

Anorgaanilise keemia õppetool
YKI0020 Keemia alused
Labora-toorne
töö nr. 3
Töö pealkiri:
Keemiline tasakaal ja reaktsiooni kiirus
Õpperühm:
KATB12
Töö teostaja:
Õppejõud:
Meeme Põldme
Töö teostatud:
28.10.2011
Protokoll esitatud:
25.11.2011
Protokoll arvestatud:
Eksperimentaalne töö 1
Töö eesmärk
Le Chatelier'i printsiip. Reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutmisel.
Töö ülesanne
Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju hindamine tasakaalule.
Töövahendid
4 katseklaasi
Töö käik
Kirjutada tasakaalukonstandi avaldis raud(III)kloriidi ja ammooniumtiotsüanaadi lahuste vahelisele reaktsioonile:
FeCl3(aq) + 3NH4SCN(aq) Fe(SCN)3(aq) + 3NH4Cl(aq)
Hinnata, millises suunas nihkub tasakaal, kui suurendada
a) FeCl3 kontsentratsiooni – tasakaal nihkub paremale
b) NH4SCN kontsentratsiooni – tasakaal nihkub paremale
c) NH4Cl kontsentratsiooni – tasakaal nihkub vasakule
Hinnata tasakaalukonstandi avaldise põhjal kumma aine, kas NH4SCN või FeCl3 kontsentratsiooni suurendamine mõjutab tasakaalu enam.
FeCl3 kontsentratsiooni suurendamine mõjutab tasakaalu enam.
Kontrollida tuleb tasakaalu nihkumist katseliselt. Selleks on vaja keeduklaasi valada 20 ml destilleeritud vett ja lisada 2 tilka küllastatud FeCl3 lahust ning 2 tilka NH4SCN lahust. Segada hoolikalt ning jagada tekkinud punane lahus võrdsete osadena nelja katseklaasi. Reaktsiooni tasakaalu nihkumist on lihtne jälgida lahuse värvuse muutumise järgi (punase värvi annab raud(III)tiotsüanaad ning värvi intensiivsus sõltub kontsentratsioonist) .
Esimene katseklaas on võrdluseks. Teise katseklaasi lisada kaks tilka FeCl3 lahust. Mida võib tähele panna? Kummas suunas nihkub tasakaal? Värvus läks tumedamaks, tasakaal nihkus paremale ehk saaduste suunas.
Kolmandasse katseklaasi lisada 2 tilka NH4SCN lahust. Kummas suunas nihkub tasakaal? Kas muutus on suurem või väiksem võrreldes FeCl3 lisamisega? Tasakaal nihkub samuti paremale,värvuse muutus võrreldes FeCl3 –ga on väiksem.
Neljandasse katseklaasi lisada tahket NH4Cl ja loksutada tugevasti. Kuidas muutub lahuse värvus? Anda selgitus. Värvus muutus heledaks, sest reaktsiooni tasakaal nihkus vasakule ehk lähteainete suunas, järelikult vähenes raud(III)tiotsüanaadi kontsentratsioon.
Eksperimentaalne töö 2
Töö eesmärk
Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine, reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine.
Töö ülesanne
Reaktsioonikiiruse sõltuvuse uurimine lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist.
Töövahendid
8 katseklaasi, kork katseklaasi jaoks, büretid(25ml, ühik 1ml), keeduklaas , elektripliit, termomeeter (kuni 100oC, ühik 1oC, ty 25-1102.043-83 TC-4M). Stopper 419CA.
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. Töö õnnestumiseks on tähtis puhtus ja täpsus.

Katse 1- reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist.
Kaheksa katseklaasi jagada neljaks paariks. Ühes katseklaasis igast paarist on väävelhappelahus, teises naatriumtiosulfaadi lahus, mille kontsentratsioon paariti erineb. Algul täita neli katseklaasi H2SO4 lahusega ( igasse katseklaasi 6 ml). Erineva kontsentratsiooniga Na2S2O3 lahused valmistada järgmiselt:

• esimesse katseklaasi mõõta 6 ml Na2S2O3 lahust.
  
• teise 4 ml Na2S2O3 lahust ja 2 ml destilleeritud vett.
  
• kolmandasse 3 ml Na2S2O3 lahust ja 3 ml vett.
  
• neljandasse 2 ml Na2S2O3 lahust ning 4 ml 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. Samal momendil fikseerida stopperiga katse algus ning kui tekib hägu, siis katse lõpp. Samamoodi toimida teise, kolmanda ja neljanda paariga.
Katseklaaside paar
Na2S2O3 maht (ml)
H2O maht (ml)
Na2S2O3 suhteline kontsentratsioon
Aeg t (min)
Reaktsioonikiirus
v=1/t (min-1 )
1
6
0
6
1,37
0,73
2
4
2
4
1,93
0,52
3
3
3
3
2,52
0,40
4
2
4
2
3,32
0,30

Katse 2 - reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist.
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 ml väävelhappelahusega, teine 4 ml Na2S2O3 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 soojas vees. Vastasel juhul jahtub katseklaas kiiresti maha ning saadakse vale sõltuvus. Samamoodi tehakse kõik neli katset.
Katseklaaside paar
Katse temperatuur T (oC)
Aeg t (min)
Reaktsioonikiirus
v=1/t (min-1 )
1
30
0,93
1,08
2
40
0,57
1,75
3
50
0,20
5,00
4
60
0,13
7,69
Järeldused
Kasutatud teabeallikad:
http://www.chem.ttu.ee/files/yki/keemia_alused/S2007/yki0020_1lab.pdf
„Keemia alused praktikum “ , A. Trikkel.
Toomas Tamme konspekt