Эксперименты

1. Влияние концентрации реагентов на скорость химической реакции
   
   В основе эксперимента - реакция:

   H₂S₂O₃ = S + SO₂ + H₂O

   

   Наблюдаемый признак реакции - образование бело-желтой мути (нерастворимая сера). Тиосерная кислота неустойчива (см. уравнение реакции!), поэтому ее получают взаимодействием тиосульфата натрия с разбавленной серной кислотой:

   Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = H₂S₂O₃ + Na₂SO₄

   т.е. суммарная реакция:

   Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = S + SO₂ + H₂O + Na₂SO₄

   Проведение реакции: В 2 одинаковых стакана налить по 20 мл 2М серной кислоты. В 1 из стаканов добавить 80 мл воды (уменьшаем концентрацию кислоты). Одновременно прилить в оба стакана (из 2 других стаканов или цилиндров) 20 мл 2М тиосульфата натрия.

   Что наблюдать: В каком из стаканов муть образуется быстрее?

   

   
   

2. Влияние поверхности соприкосновения реагентов на скорость химической реакции

   В основе эксперимента - реакция:

   Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂

   Наблюдаемый признак реакции - порозовение водного раствора фенолфталеина под воздействием гидроксида магния.

   Проведение реакции: В 2 одинаковые пробирки налить по 5 мл воды и капнуть по 1 капле раствора фенолфталеина. В 1-ю пробирку поместить магниевую стружку, во 2-ю - порошок магния (лучше свеженапиленный). При необходимости (если порошок магния старый) нагреть обе пробирки.

   Что наблюдать: В какой пробирке розовая окраска появляется раньше и интенсивность ее нарастает быстрее?

   
   

3. Влияние природы реагентов на скорость химической реакции

   В основе эксперимента - реакции щелочных металлов с водой:

   M + H₂O = MOH + 1/2H₂

   Наблюдаемые признаки - порозовение водного раствора фенолфталеина под воздействием образующейся щелочи, выделение пузырьков водорода.

   Проведение реакции: В кристаллизатор налить воды, добавить несколько капель раствора фенолфталеина. Очистить фильтровальной бумагой кусочек лития размером порядка 3х3х3 мм и с помощью пинцета осторожно опустить в воду. Когда литий полностью прореагирует, повторить опыт с натрием, потом - с калием.

   Что наблюдать: В реакции какого металла с водой выше интенсивность выделения водорода? Попробуйте сравнить взаимодействие и по другим признакам.

   Вариант проведения: В 2 стакана на 200 мл налить по 100 мл воды, добавить 2-3 капли раствора фенолфталеина. В 1 один из стаканов высыпать порошок магния (см. эксперимент 2), в другой осторожно, с помощью пинцета, поместить тщательно очищенный кусочек натрия размером порядка 2х2х2 мм.

   
   

4. Влияние температуры на скорость химической реакции

   В основе эксперимента - реакция:

   H₂S₂O₃ = S + SO₂ + H₂O

   Наблюдаемый признак реакции - образование бело-желтой мути (нерастворимая сера). Тиосерная кислота неустойчива (см. уравнение реакции!), поэтому ее получают взаимодействием тиосульфата натрия с разбавленной серной кислотой:

   Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = H₂S₂O₃ + Na₂SO₄

   т.е. суммарная реакция:

   Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = S + SO₂ + H₂O + Na₂SO₄

   Проведение реакции: В 2 одинаковых стакана налить по 20 мл 2М серной кислоты. 1 из стаканов подогреть на плитке или на спиртовке. Одновременно прилить в оба стакана (из 2 других стаканов или цилиндров) 20 мл 2М тиосульфата натрия.

   Что наблюдать: В каком из стаканов муть образуется быстрее?

   

   
   

5. Катализ

   В основе эксперимента - реакция разложения пероксида водорода

   H₂O₂ = H₂O + 1/2O₂

   ускоряющаяся в присутствии диоксида марганца, а также некоторых солей тяжелых металлов, фермента каталазы и др. Наблюдаемый признак реакции - выделение пузырьков газа, в котором ярко вспыхивает тлеющая лучина.

   Проведение реакции: В высокий цилиндр (на 100 мл) налить 10 мл 30% Н₂О₂. Быстро всыпать порошок MnO₂ (вариант - капнуть несколько капель крови). Внести в цилиндр тлеющую лучину.

   
   

6. Катализ

   В основе эксперимента - каталитическое окисление аммиака на оксиде хрома.

   4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

   Наблюдаемый признак реакции - искры (раскаливание частиц оксида хрома за счет экзотермического теплового эффекта реакции и их свечение).

   Проведение реакции: Большую плоскодонную колбу (500 мл) тщательно ополоснуть изнутри концентрированным раствором аммиака (таким образом в ней создается высокая концентрация паров аммиака). Сбрасывать в нее нагретый в железной ложечке оксид хрома (III).

7. Простой модельный эксперимент, сразу на несколько тем.

   В сухой химический стакан (можно использовать простые одноразовые пишевые стаканчики) поместите одинаковые количества (примерно с горошину каждого) сухих лимонной кислоты и пищевой соды (гидрокарбоната натрия).

   Реакция не идет без воды, и при добавлении нескольких капель воды смесь "вскипает".

   NaHCO₃ + H₃(C₅H₅O₇) = Na₃(C₅H₅O₇) + CO₂ + H₂O

   Можно провести такую же реакцию, заменив соду на мел. Это доказывает, что реакция сводится к взаимодействию карбонат-иона с протоном:

   CO₃^2- + 2H⁺ = H₂CO₃ = CO₂ + H₂O

   Затем в одном стакане мы готовим насыщенный раствор соды (ее растворимость 9,6 г на 100 г воды при комнатной температуре). В два других стакана мы помещаем лимонную кислоту - в первый объемом со спичечную головку, во второй примерно в 5 раз больше. Наливаем в оба стакана по 10 мл воды и растворяем кислоту при перемешивании. В оба стакана с лимонной кислотой одновременно добавляем по 5 мл насыщенного раствора гидрокарбоната натрия. Видно, что в стакане, где концентрация лимонной кислоты выше, выделение газа более интенсивное. Вывод: скорость реакции пропорциональна концентрации реагентов.