Reaktionshastighed - Landolt's forsøg

Hvil du ikke uploade Landolt´s forsøg?

Så kan vi lige kigge på det..................

Jo jeg uploader lige øvelsesvejledningen.

Hmmm den vil ikke uploade filen…

Jeg skriver den lige ind så...

Reaktionshastighed - Landolt´s forsøg.

Udstyr og kemikalier:

400 ml bægerglas 0,10 M kaliumiodat
magnetomrører 0,10 M natriumhydrogensulfit
omrørermagnet stivelseopløsning (5%) (2,5 mL)
stopur isterninger
diverse måleglas: 10 ml, 25 ml, 1M HCl-opløsning
100 ml, 250 ml
termometer

Teori:

Vi skal undersøge reaktionen mellem iodat-ioner (IO3-) og hydrogensulfit-ioner (HSO3-). Ved sammenblanding af disse ioner i vandig opløsning sker der følgende reaktion:

1. IO3- + HSO3- --> I- + SO42- (langsom)

Iodat-ionerne reagerer imidlertid også med de dannede iodid-ioner, hvilket betyder, at sideløbende med reaktionen (1) forløber følgende reaktion:

2. IO3- + I- --> I2 (hurtig)

Det herved dannede iod vil øjeblikkelig reagere med HSO3- efter reaktionsskemaet:

3. I2 + HSO3- --> I- + SO42- (hurtig)

Bemærk at ingen af de anførte reaktionsskemaer er afstemte - se under “Behandling af forsøgsresultater”.

Det viser sig, at reaktionerne (2) og (3) begge forløber hurtigt, mens (1) er en langsomt forløbende reaktion - det hastighedsbestemmende trin. Det viser sig også, at reaktion (1) svarer til processens bruttoreaktion - dette skal også vises i efterbehandlingen.
Hvis vi nu sørger for, at HSO3- er til stede i underskud i forhold til IO3-, vil omdannelsen af I2 efter (3) ophøre i samme øjeblik, som HSO3- slipper op. Man vil altså fra dette tidspunkt kunne konstatere tilstedeværelsen af iod i opløsningen. I2 erkendes ved, at man til opløsningen sætter lidt stivelsesopløsning, idet stivelse sammen med iod danner et kompleks, der er kraftigt blåt (næsten sort) farvet.

Da reaktion (1) forløber langsomt, vil der gå nogen tid, før al HSO3- er opbrugt. Denne tid bruges til at vurdere hastigheden for reaktion (1).

Forsøgsgang:

Der laves seks forsøg (A, B, C, D, E og F) med de væskemængder, som er angivet i skemaet nedenfor.

Alle forsøg udføres på følgende måde:

I et 400 ml bægerglas hældes demineraliseret vand, KIO3-opløsning og de 5 ml stivelsesopløsning. Der kommes en omrørermagnet i bægerglasset, og det stilles herefter på en magnetomrører, som indstilles på en passende hastighed.
Der afmåles 25 ml NaHSO3-opløsning, stopuret nulstilles, og samtidig med at opløsningen hældes i bægerglasset, startes stopuret. Stopuret standses igen, når den blå (eventuelt sorte) farve viser sig. Den aflæste tid indføres i skemaet. I forsøgene A,D og E måles temperaturen i blandingen umiddelbart efter at den blå farve er fremkommet.
Bemærk, at forsøg D foretages med opvarmet dem. vand, forsøg E foretages med isvand og at der til forsøg F tilsættes 1 ml 1M saltsyre.
 

Forsøgsresultater:

Forsøg - ml dem. vand -  ml 0,10M KIO3 -  ml 5% stivelse -  ml 0,10M NaHSO3  - Specielt
A                 225                           25                        5                                25  

- tid - t (s) - 1/t (s-1) - Temp

52,17          1/52,17     19C

B                200                           50                         5                                25
 

- tid - t (s) - 1/t (s-1)

25,52         1/25,52    

C                175                           75                         5                                25
 

- tid - t (s) - 1/t (s-1)

16,90         1/16,90

D                225                           25                         5                                25                      varmt vand
 

- tid - t (s) - 1/t (s-1) - temp

28,24         1/28,24     52C

E                225                            25                         5                               25                          isvand

- tid - t (s) - 1/t (s-1) - temp

256,74       1/256,74    12C

F                 225                           25                         5                               25                          1 ml HCl

- tid - t (s) - 1/t (s-1)

38,16            1/38,16
 

Behandling af forsøgsresultater:

1) Afstem reaktionsskemaerne (1), (2) og (3). Du kan gå ud fra, at reaktionen starter i neutral opløsning.
 

2) Ved at addere de to afstemte reaktionsskemaer (2) og (3) kan man få det afstemte reaktionsskema (1). Vis det!
Reaktionsskema (1) svarer altså til processens bruttoreaktionsskema.
 

3) Vis, at der i forsøg A er tilsat HSO3- i underskud.

4) Når det er tilfældet, er der naturligvis også underskud af HSO3- i de øvrige forsøg. Hvorfor?

5) Angiv udtrykket for reaktionshastigheden, som benyttes i forsøget.

6) Hvorfor kan 1/t bruges som mål for reaktionshastigheden?

7) Hvad viser forsøget om reaktionsordenen?

8) Kan man udvide forsøget og derved bestemme reaktionsordenen?

9) Er “tommelfingerreglen” om temperaturens indvirkning på reaktionshastigheden rimelig i dette tilfælde?

de afstemte reaktionsskema har jeg fået til:

a) IO3- + 3 HSO3- ? I- + 3 SO42- + 3 H+
b) 6 H+ + IO3- + 5 I- ? 3 I2 + 3 H2O
c) H2O + I2 + HSO3- ? 2 I- + SO42- + 3 H+
 

opgave 2 har jeg også lavet, som jeg er sikker på.

Det må jeg nok sige.

3 og 4 er nemme nok.

bestem antal mol IO₃^-  og antal mol HSO₃^- (du kender konc. og mængde af begge stoffer)

Så kan du se at molforholdet mellem de to ioner er 1:3 i reaktion 1.

Jeg vil råde dig til at opstille forsøgsresultaterne i excel.

Så vender vi lige tilbage lidt senere.................

Kunne i forklare hvordan man løser opgave 2 hvor man skal finde brutto. ? tak :)

@#7

            2)  
                       IO₃^-   +   5 I^-   +   6 H⁺   --->   3 I₂   +   3 H₂O

            3)  
                       I₂   +   HSO₃^-   +   3 OH^-   --->   2 I^-   +   SO₄^2-   +   2 H₂O

hvoraf

            2)  
                       IO₃^-   +   5 I^-   +   6 H⁺   --->   3 I₂   +   3 H₂O

            3)  
                      3 I₂   +  3 HSO₃^-   +   9 OH^-   --->   6 I^-   +  3 SO₄^2-   +   6 H₂O           som ved addition giver

            1)

                      IO₃^-    +   3 HSO₃^-   +  3 OH^-   --->   I^-   +   3 SO₄^2-   +   3 H₂O

tak giver meget god mening, har bare et problem. efter at have afstemt nr 3 har jeg fået

OT:               0         4           -1      6

       H2O + 2I2+ HSO3- → 2I- + SO4-2 + 3H+ 

i stedet for H2O + I2 + HSO3- ? 2 I- + SO42- + 3 H+

kunne du vise hvordan ? 

                      0          +4                -1       +6  
                       I₂   +   HSO₃^-    --->   I^-   +   SO₄^2-


    ned   op   antal
 I    1                 2
S            2        1

                       I₂   +   HSO₃^-    --->  2 I^-   +   SO₄^2-

afstemning af ladning

                       I₂   +   HSO₃^-   +   3 OH^-    --->  2 I^-   +   SO₄^2-

afstemning af hydrogen

                       I₂   +   HSO₃^-   +   3 OH^-    --->  2 I^-   +   SO₄^2-   +   2 H₂O            oxygen stemmer

tusinde tak. når man addere de to reaktionsskeamer kan jeg se at du ganger op med 3. Er det fordi  bruttoprocessen ikke indeholder I- 

også skal (2) og (3) indeholde lige mange I- på hver side af reaktionspilen ? 

også hvordan viser jeg at der er underskud af HSO3-. har vist at molforholdet er 1:3, men er det nok ?

   det styrer du med gradvis, behersket tilsætning af HSO₃^-

                     ...det er netop, fordi bruttoprocessen ikke indeholder I^- på reaktantsiden

#4 Forkortet udgave af tråd:

1. IO₃^- + HSO₃^- → I^- + SO₄^2- (langsom, bestemmer farten for omslag)

2. IO₃^- + I^- → I₂ (hurtig, giver omslag med I₂ + stivelse → blå farve, når HSO₃^- ikke længere er til stede)

3. I₂ + HSO₃^-  → I^- + SO₄^2- (hurtig, forhindrer omslag så længe HSO3- er tilstede)

Forsøgsresultater:

Forsøg    -    ml 0,10M KIO3    -    ml 0,10M NaHSO3    -    Tid for omslag
     A                         25                                    25                    20°C, neutral: 52 sek.

     B                         50                                    25                    20°C, neutral: 26 sek.

    C                          75                                    25                    20°C, neutral: 17 sek.

    D                          25                                    25                   50°C, neutral: 28 sek.

    E                           25                                   25                     0°C, neutral: 257 sek.

    F                           25                                   25                          20°C, sur: 38 sek.

Behandling af forsøgsresultater:

1) Afstem reaktionsskemaerne (1), (2) og (3). Du kan gå ud fra, at reaktionen starter i neutral opløsning.

   1)      IO₃^- + 3HSO₃^-  →  I^- + 3SO₄^2- + 3H⁺ 

   2)      IO₃^-   +   5 I^-   +   6 H⁺  →   3 I₂   +   3 H₂O  (ikke neutral fra start)

   3)      I₂   +  HSO₃^-   +   H₂O  →   2 I^-   +  SO₄^2-   +   3 H⁺

2) Ved at addere de to afstemte reaktionsskemaer (2) og (3) kan man få det afstemte reaktionsskema (1). Vis det!

   (2) plus tre gange (3) giver (1)

Reaktionsskema (1) svarer altså til processens bruttoreaktionsskema.

3) Vis, at der i forsøg A er tilsat HSO3- i underskud.

   Der tilsættes lige mange mol IO3- og HSO3-, dermed er HSO3- i underskud
   (det støkiometriske forhold er 1:3)

4) Når det er tilfældet, er der naturligvis også underskud af HSO3- i de øvrige forsøg. Hvorfor?
   Der øger man antal mol IO3-, men ikke antal mol HSO3-

5) Angiv udtrykket for reaktionshastigheden, som benyttes i forsøget.

   [IO3-]ⁿ·[HSO3-]^m = v (det er de to startkoncentrationer der ændres)

6) Hvorfor kan 1/t bruges som mål for reaktionshastigheden?

   Fordi man får en ret linje, når man afbilder: [IO3-] mod 1/t

7) Hvad viser forsøget om reaktionsordenen?

    Det er en andenordens reaktion, den føger formlen : Tid for omslag = k/[IO3-]

8) Kan man udvide forsøget og derved bestemme reaktionsordenen?

   Der menes vist k (hastighedskonstanten) ??

9) Er “tommelfingerreglen” om temperaturens indvirkning på reaktionshastigheden rimelig i dette tilfælde?
   
    Ja, hastigheden stiger med temperaturen
   (omslagstiden mindskes, når A sammenlignes med D). 

#16...7... Det er en andenordens reaktion med hensyn til [IO3-]...

#16...

2. IO₃^- + I^- → I₂ (hurtig, giver omslag med I₂ + stivelse → blå farve, når HSO₃^- ikke længere er til stede og IO3- stadig er)

...8) Kan man udvide forsøget og derved bestemme reaktionsordenen?
    Der menes måske reaktionsordenen for [HSO3-]?...

#0. Diskussion om reaktionsmekanisme:

Man har

(1):  IO₃^- + 3HSO₃^- → I^- + 3SO₄^2- + 3H⁺ , som er langsom

og 

(2+3): IO₃^- + 3HSO₃^- → (katalysator: I₂) I^- + 3SO₄^2- + 3H⁺ , som er hurtig.

Hvis reaktionsmekanismerne (1) og (2+3) foregår parallelt fra starten, hvorfor udkonkurerer (2+3) så ikke (1), så man får omslag med det samme?

Min forklaring til dette paradoks er, at (1) og (2+3) må foregå i serie sådan, at (1) langsomt opbygger en kritisk værdi af [I^-], hvorpå resten af reaktionen foregår ved mekanismen (2+3).

Dvs. omslaget kommer nok, når HSO₃^- er brugt op, men HSO₃^- buges ikke op i et jævnt tempo, det må ske ved at en lille mængde bruges langsom først, hvorpå resten forsvinger hurtigt.

#19. Glem venligst dette. Se i stedet https://www.studieportalen.dk/forums/thread.aspx?id=2041798#2041820.