How do you prepare a 0.2 M sodium thiosulfate solution in the lab?

Weigh 37.227 g of sodium thiosulfate pentahydrate and transfer it into a 1-L volumetric flask using a powder funnel. Add 600 mL of deionized water, stir until homogeneous, then add 150 mL more water and continue stirring. Once fully dissolved and mixed, transfer the solution to a labeled 750-mL bottle for storage.

What is the correct procedure for diluting concentrated HCl to 6 M?

Measure 174 mL of 12.1 M HCl using a graduated cylinder and pour it into a 500-mL Erlenmeyer flask. Slowly add 176 mL of deionized water to the acid, never the reverse. Stir with a magnetic stir bar until homogeneous, then transfer to a labeled 500-mL bottle for storage in the instructor's hood.

Why must sodium thiosulfate and HCl solutions be prepared in a fume hood?

HCl is toxic and highly corrosive, while sodium thiosulfate is an irritant. Preparing these solutions in a fume hood protects students from harmful vapors and chemical exposure. Additionally, sulfur dioxide gas evolves from product mixtures during the experiment, requiring continued fume hood use and overnight ventilation.

What equipment should be set up at each fume hood for student pairs?

Each station requires a stir plate with support stand, test tube with X label, magnetic stir bar, beakers (50 mL, 100 mL, 600 mL), graduated cylinders, volumetric flasks and pipettes, watch glasses, thermometer, timer, clamps, forceps, and lab tape. This setup enables students to safely conduct concentration-dependent experiments with proper measurement and mixing capabilities.

How should waste materials be handled after the concentration dependence experiment?

Neutralize acid waste according to lab protocols and collect sodium thiosulfate waste in a designated container. Leave neutralized waste in the fume hood overnight to allow sulfur dioxide gas to evolve. After at least 12 hours, flush the liquid down the drain and dispose of solid sulfur and baking soda in the lab trash.

What safety precautions should be taken before preparing solutions?

Put on a lab coat, splash-proof safety glasses, and nitrile gloves before beginning. Obtain a waste container for aqueous sodium thiosulfate in advance and fill a 250-mL wash bottle with deionized water near the waste container. These precautions protect against chemical splashes and provide immediate access to water for emergencies.

Dépendance à la concentration

Notions Préparation de l'instructeur Protocole étudiant

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La mesure de la vitesse à laquelle une réaction se déroule s’appelle la vitesse de réaction. Pour une réaction en une seule étape, la vitesse est égale à la variation de la concentration de chaque réactif ou produit au fil du temps multipliée par l’inverse du coefficient stœchiométrique correspondant. Vous pouvez considérer la variation de la concentration au fil du temps comme la concentration à l’instant t moins la concentration de départ divisée par t. Les vitesses de réaction sont toujours positives, de sorte que les expressions des réactifs ont des signes négatifs. Ces taux peuvent ne pas être égaux dans les réactions en plusieurs étapes, mais nous pouvons toujours utiliser cette relation comme estimation de la réaction globale.

La loi de vitesse, ou équation de vitesse, décrit la relation entre la vitesse de la réaction et les concentrations de réactifs. Dans cette équation, k est la constante de vitesse, A et B sont les deux réactifs, et m et n sont leurs ordres de réaction respectifs. L’ordre de réaction décrit la relation entre la concentration d’un réactif et la vitesse et n’est pas lié à la stœchiométrie. Il est essentiel de se rappeler que l’ordre de réaction n’est pas le même que le coefficient du réactif dans l’équation équilibrée.

Lorsqu’une réaction implique deux réactifs ou plus, nous devons considérer l’ordre de réaction de chaque réactif. L'ordre de réaction global est égal à la somme des ordres de réaction des réactifs. Par exemple, si le réactif A est de premier ordre et le réactif B est d’ordre zéro, l’ordre global de la réaction est un. Les ordres de réaction les plus courants dans les réactions simples sont l’ordre zéro, le premier ordre et le second ordre. Parcourons-les en utilisant une réaction unimoléculaire comme exemple.

Si la réaction est d’ordre zéro, la concentration du réactif n’a aucun effet sur la vitesse de réaction. Ainsi, la vitesse de réaction est égale à k, la constante de vitesse. Un graphique de la vitesse de réaction par rapport à la concentration est une ligne horizontale.

Dans les relations de premier ordre, la concentration du réactif est linéairement liée à la vitesse de réaction. Ainsi, le taux est égal à la constante de vitesse multipliée par la concentration du réactif. Un graphique de la vitesse de réaction par rapport à la concentration sera linéaire, avec k comme pente.

Si la réaction est de second ordre, il existe une relation quadratique entre la concentration et la vitesse. Ainsi, le taux est égal à la constante de vitesse multipliée par la concentration au carré. Un graphique du taux par rapport à la concentration sera parabolique, avec k comme pente.

La constante de vitesse, k, est une valeur dépendante de la température qui relie l’énergie d’activation de la réaction à la vitesse de réaction. Vous explorerez cela dans la prochaine expérience de laboratoire.

Les vitesses de réaction sont généralement indiquées en moles par litre par seconde. La vitesse a les mêmes unités, quel que soit l’ordre de réaction. Ainsi, la constante de vitesse a des unités différentes, en fonction de l’ordre de réaction. Par exemple, si A est de premier ordre et B est d’ordre zéro, alors nous avons une instance de moles par litre dans l’équation du taux. Par conséquent, la constante de vitesse doit être exprimée en secondes inverses.

Alors, comment détermine-t-on l’ordre de réaction ? L’ordre de réaction doit être déterminé expérimentalement à l’aide d’une série de tests. Si vous avez deux réactifs, une méthode consiste à maintenir la concentration d’un réactif constante, à faire varier l’autre et à chronométrer le temps nécessaire pour fabriquer une certaine quantité de produit. Le même processus est répété pour le deuxième réactif. Vous pouvez ensuite estimer l'ordre de chaque réactif en traçant la vitesse en fonction de la concentration variable des réactifs et en voyant s'il ressemble à un graphique de zéro, de premier ou de second ordre. La correspondance de vos données avec l’équation de taux correspondante vous permettra également de calculer k.

Dans cet atelier, vous allez déterminer l’ordre de réaction de deux réactifs en faisant varier leurs concentrations et en chronométrant le temps nécessaire à la réaction pour rendre la solution opaque.

At the end of this lab, students should know...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Qu’est-ce que la cinétique chimique ?

La cinétique chimique décrit les mécanismes des réactions chimiques et les taux qui leur sont associés.

Quels facteurs affectent le taux de réaction ?

La vitesse de réaction est influencée par la concentration des réactifs, la température de la réaction, la pression à laquelle la réaction se déroule et l’état de la matière des réactifs.

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