Прибор для иллюстрации зависимости скорости химических реакций от условий

1. Назначение

1.1 Прибор предназначен для демонстрации зависимости скорости химической реакции от следующих условий:

- природы реагирующих веществ,
- концентрации веществ,
- размеров поверхности соприкосновения реагирующих веществ,
- температуры,
- катализатора,
- ингибитора.



 

2. Устройство прибора

2.1 Прибор состоит из:
- платформы со шкалой и двумя стеклянными манометрическими трубками,
- двух сосудов Ландольта,
- четырех резиновых пробок со стеклянными трубками,
- двух резиновых (или пластиковых) шлангов, соединяющих манометрические трубки и сосуды Ландольта.
Манометрические трубки расширены с двух концов:
Нижние - служат резервуаром для окрашенной жидкости при заполнении трубок по всей длине шкалы,
Верхние - предотвращают выброс жидкости из трубок в случае очень быстрого ее подъема.
Для поддержки сосудов Ландольта можно воспользоваться штативом лабораторным химическим.






 

3. Подготовка прибора к работе

3.1 Заполнить манометрические трубки через их верхнюю расширенную часть любой окрашенной жидкостью (фуксионом, раствором чернил и т.п.) до отметки '0' на шкале.
3.2 Для проведения опытов необходимо иметь следующие реактивы:

- кислота серная (1:5) и (1:10),
- кислота уксусная (1:5),
- цинк в гранулах и в виде пластинок (с этой целью гранулы следует расплющить),
- пероксид водорода (3-5% -ный раствор),
- диоксид марганца,
- уротропин или формалин.




 

3.3 Принцип работы прибора состоит во взаимодействии твердой фазы (гранул цинка) и жидкой (раствора кислоты) в сосудах Ландольта, в результате чего выделяется газ, который по пластиковым трубкам поступает в манометрические трубки, давит на окрашенную жидкость и вызывает ее подъем.

О различной скорости химической реакции в двух сосудах Ландольта судят по разности уровней жидкости в манометрических трубках.

3.4 Для наполнения сосудов Ландольта растворами реактивов следует использовать воронку.

Растворы наливают в одно колено сосудов, а во второе осторожно по стенке опускают твердое вещество (гранулы цинка).

3.5 Первоначально заполняют сосуды твердым веществом. Во всех случаях нужный эффект достигается в течение 1-2 минут после смешивания содержимого в обоих сосудах Ландольта.

4. Проведение опытов

4.1 Влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.

4.1.1 В один сосуд Ландольта (в одно колено) наливают 10 мл. раствора серной кислоты (1:5), а во второй - 10 мл. раствора уксусной кислоты (1:5).
4.1.2 В другое колено сосудов Ландольта опускают по 2-3 гранулы цинка.
4.1.3 Наклоном сосудов смешивают содержимое в двух сосудах Ландольта. Сравнивают уровни жидкости в манометрических трубках.
 

4.2 Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции.

4.2.1 В один сосуд Ландольта наливают 10 мл. раствора серной кислоты (1:5), а во второй - 10 мл. раствора той же кислоты (1:10).
4.2.2 В другое колено сосудов одновременно смешивают их содержимое. Сравнивают уровни жидкости в манометрических трубках.

4.3 Влияние температуры на скорости химической реакции.

4.3.1 В один сосуд Ландольта наливают 10 мл. раствора серной кислоты (1:5) комнатной температуры, а во второй - 10 мл. раствора той же кислоты, нагретой до 50 градусов Цельсия.
4.3.2 В другое колено сосудов Ландольта опускают по 2-3 гранулы цинка.
4.3.3 Одновременно смешивают содержимое в двух сосудах Лнадольта. Сравнивают уровни жидкости в манометрических трубках.
 

4.4 Влияние размеров поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции.

4.4.1 В один сосуд Ландольта помещают гранулу цинка, а во второй - пластинку (расплющенную гранулу цинка).
4.4.2 В оба сосуда Ландольта наливают по 5 мл. раствора серной кислоты.
4.4.3 Одновременно смешивают содержимое в двух сосудах Ландольта. Сравнивают уровни жидкости в манометрических трубках.
 

4.5 Влияние катализатора на скорость химической реакции.

4.5.1 В оба сосуда Ландольта наливают по 10 мл. 3 % - го раствора пероксида водорода.
4.5.2 В один из сосудов (в колено с пероксидом водорода) вносят на кончике скальпеля порошок диоксида марганца. Наблюдают поднятие уровня жидкости в манометрической трубке, соединенный с сосудом, в который помещен катализатор (раствор диоксида марганца).
4.5.3 Чтобы доказать, что катализатор в результате реакции остался без изменений, сливают пероксид водорода из сосуда Ландольта, в котором находился катализатор, промывают его дистиллированной водой и наливают новых объем (10 мл.) 3%-го раствора пероксида водорода.
 

Наблюдают тот же эффект.
В качестве катализатора можно использовать также оксид меди, оксид железа, диоксид кремния.

4.6 Влияние ингибитора на скорость химической реакции.

4.6.1 В одно колено сосудов Ландольта наливают 10 мл. раствора серной кислоты.
4.6.2 В другое колено сосудов Ландольта опускают по 2-3 гранулы цинка. Одновременно смешивают содержимое в двух сосудах Ландольта.

Наблюдают движение столбиков окрашенной жидкости в обоих манометрических трубках.

 

4.6.3 В один сосуд добавляют предварительно растертую таблетку уротропина. Через 1-2 минуты наблюдают, что движение столбика жидкости в манометрической трубке, соединенной с сосудом, в который добавлен ингибитор, резко замедлилось.

В качестве ингибитора можно использовать формалин (в один сосуд добавить 1 мл. формалина, а в другой такой же объем дистиллированной воды, чтобы концентрация кислот была одинакова в обоих сосудах Ландольта).

5. Меры безопасности.

5.1 Так как демонстрация опытов в данном приборе сопровождается выделением водорода. Необходимо следить, чтобы поблизости не было открытого огня.
5.2 Во избежание выброса жидкости из манометрических трубок следует не превышать тех количеств реактивов. Которые рекомендованы при демонстрации опытов.
5.3 Необходимо соблюдать осторожность при работе с кислотами.
5.4 Опускание гранул цинка следует проводить по стенке, чтобы не пробить дно сосудов Ландольта.
5.5 Если жидкость начинает выходить за пределы манометрических трубок, следует приоткрыть пробки в сосудах Ландольта.


 

Рекомендации по использованию разработаны ст. научным сотрудником ИОСО РАО Лавровой В.Н.
 

6. Правила хранения

Хранить изделие следует в сухом помещении с комнатной температурой (15- 25C) при относительной влажности воздуха 80%.

7. Свидетельство о приемке

Прибор соответствует техническим условиям ТУ 79 РФ 529- 03 и признан годным для эксплуатации.
Дата выпуска '______' _______________ 20 ____г.

8. Гарантийные обязательства

Предприятие- изготовитель гарантирует соответствие прибора требованиям ТУ при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и хранения.
Срок гарантии - 1 (один) год со дня ввода прибора в эксплуатацию.