TTÜ Keemia alused laboratoorne töö 3 - Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule. (1)

Eksperimentaalne töö 1: Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule.
Töö ülesanne ja eesmärk.
Le Chateier’ printsiip – Reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutumisel.
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Töövahendid: Katseklaaside komplekt
Kasutatud ained: FeCl3 ja NH4SCN küllastunud lahused , tahke NH4Cl
Kasutatud uurimis - ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Meetod: lahuse värvuse muutuse põhjal reaktsiooni tasakaalu hindamine
Metoodika:
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.
Esimene katseklaas jätta võrdluseks. Teise katseklaasi lisada kaks tilka FeCl3 lahust. Kolmandasse katseklaasi lisada 2 tilka NH4SCN lahust. Neljandasse katseklaasi lisada tahket NH4Cl ja loksutada tugevasti.
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs.
Hinnata, millises suunas nihkub tasakaal, kui suurendada
a) FeCl3 kontsentratsiooni – saaduste poole, punasemaks
b) NH4SCN kontsentratsioon – saaduste poole, vähem punasemaks kui eelmise puhul
c) NH4Cl kontsentratsiooni – algainete suunas, värv muutub heledamaks
Kokkuvõte või järeldused
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 ülesanne ja eesmärk
Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine, reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine.
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Mõõteseadmed: büretid, termomeeter
Töövahendid: katseklaaside komplekt (8tk), kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas , elektripliit
Kasutatud ained: 1%-ne Na2S2O3 lahus, 1% H2SO4 lahus, destilleeritud vesi
Katse 1.
Kasutatud uurimis- ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Meetod: Erinevate kontsentratsioonidega lähteainetega reaktsiooni kiiruse mõõtmine ja tulemuste võrlemine
Metoodika:
8 katseklaasi jagada neljaks paariks. Ühes katseklaasis igast paaris on väävelhappe lahus, teises naatriumtiosulfaadilahus, mille kontsentaratsioon paariti erineb. Algul täita neli katseklaasi H2SO4 lahusega – igasse katseklaasi 6 cm3. Erineva kontsentratsiooniga Na2S2O3 lahused valmistada järgmiselt:

Katseklaasi mõõta 6 cm3 Na2S2O3 lahust

Katseklaasi 4 cm3 Na2S2O3 ja 2 cm3 destilleeritud vett

Katseklaais 3 cm3 Na2S2O3 lahust ja 3 cm3 vett

Katseklaasi 2 cm3 Na2S2O3 ja 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 korgiga ning segada katseklaasi kiiresti paar korda ümber pöörastes. Samal monendil fikseerida kella või stopperiga katse algus ning, kui tekib hägu, katse lõpp. Samamoodi toimida kõikide katseklaasidega .
Katseandmed
Katseklaaside paar
Na2S2O3 maht cm3
H20 maht cm3
Na2S2O3 suhteline kontsentratsioon
Aeg minutites
Reaktsiooni kiirus v = 1/t min-1
1
6
0
6
1,15
0,8696
2
4
2
4
1,63
0,6135
3
3
3
3
2,38
0,4202
4
2
4
2
4,46
0,2242
Katseandmete töötlus
Katse 2
Kasutatud uurimis- ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Meetod: Erinevatel temperatuuridel toimuvate reaktsioonide kiiruse mõõtmine ja tulemuste võrdlemine
Metoodika:
Võtta neli paari katseklaase. Et neid hiljem mitte segi ajada märgistada katseklaasid, mis sisaldavad Na2S2O3 ühtemoodi ja katseklaasid väävelhappe lahusega teistmoodi.
Üks katseklaas igast paarist täita 4 cm3 väävelhappelahusega, teine 4 cm3 Na2S2O3 lahusega. Edasi täita poolenisti veega üks suurem keeduklaas ning asetada sinna kõik katseklaasid termomeetriga. Keeduklaas koos katseklaasidega elektripliidile ning hakata jälgima temperatuuri tõusu.
Katsed sooritada temperatuuridel 30C, 40C, 50C ja 60C.
Kui temperatuur on jõudnud ~32C-ni, tõsta keeduklaas koos katseklaasidega pliidilt maha, võta kätte esimese paari katseklaasid, vala lahused kokku, sega 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 ~42C-ni. Siis võtta keeduklaas pliidilt maha ja korrata katset teise paari katseklaasidega. Oluline on, et hägu teket jälgitakse sooja vee sees. Vastasel juhul jahtub katseklaas kiiresti maha ning saadakse vale sõltuvus. Samamoodi teha kõik neli katset.
Katseandmed
Katseklaaside paar
Katse temperatuur
Aeg min
Reaktsiooni kiirus
v = 1/t min-1
1
30
0,63
1,5873
2
40
0,367
2,7248
3
50
0,217
4,6083
4
60
0,1
10
van't Hoffi reegli põhjal
Kokkuvõte või järeldused
Reaktsiooni kiirus tõuseb temperatuuri 10 kraadi võrra tõstes keskmiselt 1,86 korda.
Reaktsioon on Na2S2O3 suhtes esimest järku. Reaktsiooni kiirus langeb, kui langeb lähteaine Na2S2O3 kontsentratsioon.