Ионов железа (III)

В данном опыте в качестве примера гомогенного катализа рассматривается реакция восстановления ионов Fe ^{3 +} ионами S₂O₃ ^{2 -}

2 Fe (NCS)₃ + 2 Na₂S₂O₃ = Na₂S₄O₆ + 2 Fe (NCS)₂ + 2 NaNCS,

которая ускоряется в присутствии ионов Cu ^{2 +}.

Водные растворы роданида железа (III) имеют кроваво-красную окраску. Реакция его образования используется в аналитической химии для обнаружения ионов Fe ^{3 +}. По времени исчезновения окраски судят о скорости протекания реакции.

1. Приготовьте раствор роданида железа (III) Fe (NCS) ₃, смешав в колбочке 5 мл

0, 1 М раствора хлорида железа (III) FeCl ₃ и 1 мл 0, 1 М раствора роданида аммония

NH ₄ NCS.

2. Пипеткой отберите 1 мл приготовленного раствора в другую коническую пробирку.

3. В третью коническую пробирку налейте 1 мл 0, 1 М раствора тиосульфата натрия Na₂S₂O₃.

4. Содержимое обеих пробирок объедините, для чего раствор Na₂S₂O₃ быстро перелейте в пробирку с раствором Fe (NCS) ₃, включив при этом секундомер. Наблюдайте за происходящими изменениями.

5. Отметьте по секундомеру время до полного обесцвечивания раствора, которое условно можно считать временем протекания реакции.

6. Проведите аналогичный эксперимент (операции по пп. 2-5), добавив в пробирку с раствором Fe (NCS) ₃ одну каплю 0, 05 М раствора CuSO₄.

7. Повторите опыт с тремя каплями 0, 05 М раствора CuSO₄.

Обработка результатов

1. Результаты измерений, расчетов и выводы занесите в табл. 2.

2. Приведите уравнения, описывающие появление и исчезновение кроваво-красной окраски у растворов.

3. Рассчитайте условную скорость реакции по формуле:

где t - время протекания реакции.

4. На основании полученных результатов сделайте выводы относительно:

а) влияния на скорость реакции восстановления Fe ^{3 +} присутствия ионов Cu ^{2 +};

б) влияния на скорость этой реакции концентрации ионов Cu ^{2 +}?

Таблица 2

Опыт 3. Гетерогенная каталитическая реакция разложения пероксида водорода

Изучается влияние гетерогенного катализатора (MnO₂ или PbO₂) на скорость разложения пероксида водорода. Предполагается, что реакция с участием диоксида марганца протекает через следующие стадии:

MnO₂ + H₂O₂ + 2 H ⁺ = Mn ^{2 +} + 2 H₂O + O₂,

Mn ^{2 +} + 2 H₂O = Mn(OH)₂ + 2 H ⁺,

Mn(OH) ₂ + H₂O₂ = MnO₂ + 2 H₂O.

Проведение опыта

1. В две пробирки с помощью мерного цилиндра налейте по 3 мл 3 % - го раствора пероксида водорода.

2. В первую пробирку добавьте немного (на кончике шпателя) порошка диоксида марганца MnO ₂ (или PbO ₂) и одновременно включите секундомер. Отметьте время протекания реакции до окончания выделения пузырьков газа.

3. Проведите аналогичный эксперимент (операции пп. 1-2), добавив в 2 раза больше количествами диоксида марганца (или диоксида свинца).

Обработка результатов

1. Результаты измерений, расчетов и выводы занесите в табл. 3.

Таблица 3

2. Вычислите условную скорость реакции по формуле:

где t - время протекания реакции.

3. Сравните каталитическую активность диоксида марганца и диоксида свинца. За меру активности принимается скорость реакции с данным катализатором при одинаковом их количестве.

4. Сделайте вывод о влиянии количества катализатора на скорость разложения пероксида водорода.