Робота 2.1. Дослідження кінетики розчинення твердої кислоти у воді.

Мета роботи: визначити константу швидкості та порядок процесу розчинення твердої бензойної кислоти у воді та обчислити товщину дифузійного шару.

У склянку ємністю 500 см³ кладуть якір магнітної мішалки, наливають мірним циліндром 400 см³ дистильованої води і ставлять склянку на столик магнітної мішалки. Включають мішалку і встановлюють певну швидкість обертання якоря. Режим перемішування упродовж досліду повинен бути незмінним.

Вимірюють висоту і діаметр наплавленого на скляну паличку циліндра твердої бензойної кислоти. Після цього паличку з кислотою закріплюють на штативі над поверхнею води по центру склянки. Далі одночасно вмикають секундомір і занурюють паличку у воду таким чином, щоб рівень води у склянці був на 2 – 2, 5 см вищий за верхній торець циліндра кислоти. Кожні 8 хвилин від початку досліду 5 разів зі склянки відбирають піпеткою 10 см³ розчину бензойної кислоти і титрують його 0, 01 – молярним розчином КОН за наявності індикатора фенолфталеїну до появи малинового забарвлення. Дані експерименту записують у табл. 2.1 (див. звіт).

Для розрахунків константи швидкості процесу розчинення за формулою (2.7) необхідно знати або концентрацію насиченого розчину кислоти, або пропорційний цій концентраціїоб’єм лугу , який витрачається на титрування насиченого розчину. Для цього два – три рази до збігу результатів титрують готовий насичений розчин бензойної кислоти розчином лугу за наявності індикатора, відбираючи 10 см³ проби.

Константу швидкості процесу розчинення розраховують за формулою:

, (2.12)

де – об’єм розчину лугу, який витрачено на титрування відібраної в певний момент часу проби.

Рівняння (2.12), записане у вигляді

, (2.13)

відповідає прямолінійній залежності , тангенс кута нахилу якої дорівнює середній константі швидкості досліджуваного процесу:

. (2.14)

За експериментальними () та довідниковими () даними обчислюють товщину дифузійного шару .

Звіт

1. Розміри циліндра бензойної кислоти:

висота см; діаметр см; площа поверхні см².

2. Результати титрування насиченого розчину бензойної кислоти:

см³, см³, см³.

3. Результати кінетичних досліджень:

а) побудова графіка залежності ;

б) обчислення за формулою (2.12) для табл. 2.1.

Таблиця 2.1. Дані для визначення константи швидкості процесу розчинення бензойної кислоти у воді та порядку цього процесу

Час від початку досліду , хв.	, см3		, хв.-1
…

хв.^-1

4. Побудова на основі даних табл. 2.1 графіка та визначення за ним (формула (2.14)) константи швидкості процесу

розчинення: хв.^-1

5. Розрахунок за рівнянням (2.6) товщини дифузійного шару: см.

6. Кінетичне рівняння процесу:

7. Висновок.

ЛІТЕРАТУРА: [1, с. 531 – 532; 2, с. 384 – 393; 3, с. 341 – 343; 5, с. 225 – 233; 6, с. 276 – 277, 285 – 287; 7, с. 117; 8, с. 48].