Скорость химической реакции Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Химические реакции (по однородности среды) гомоенные (протекают во всём объёме) гетероенные (протекают на поверхности веществ)

Скорость гомоенной реакции – это изменение количества вещества в единицу времени в единице объёма. Δn v гомо = ; Δt ·V ΔС моль v гомо = ; ( ) Δt л · с Скорость гомоенной реакции – это изменение концентрации одного из веществ в единицу времени Вернуться

Скорость гетероенной реакции – это изменение количества вещества в единицу времени на единице поверхности вещества. Δn моль v гетеро = ; ( ) Δt ·S c · м 2 Вернуться

Факторы, влияющие на скорость химической реакции Природа реагирующих веществ Температура реакционной среды Концентрация реагирующих веществ Действие катализатора Поверхность соприкосновения реагентов Давление в реакционной системе

Природа реагирующих веществ (строение атома, тип химической связи, вид частиц вещества) Быстро! 2Li +H20 = 2LiOH +2H2 Быстрее, чем с Li! Почему? 2Na +H 2 0 = 2NaOH+2H 2 Быстрее всего! Почему? NaOH +HCl =NaCl +H 2 O Вернуться

Температура реакционной среды Скорость большинства химических реакций при повышении температуры увеличивается.

Температура реакционной среды Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры реакционной смеси на каждые 10 о С скорость химической реакции повышается в 2-4 раза (температурный коэффициент реакции): t 2 o C - t 1 o C 10 o C V 2 = γ V 1

Упражнение по решению задач Во сколько раз увеличится скорость химической реакции, если температура реакционной среды возрастёт со 120 о С до 150 о С. Температурный коэффициент реакции равен 2. Ответ

Упражнение по решению задач При 142 о С скорость реакции равна 16 моль/л·с. Вычислите скорость реакции при 112 о С, если температурный коэффициент γ равен 2. Ответ

Упражнение по решению задач При 108 о С химическая реакция идёт 246 минут. При какой температуре эта же реакция закончится за 16 минут, если температурный коэффициент реакции равен 2? Ответ

Концентрация реагирующих веществ Скорость гомоенной химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведённых в степени, равные их коэффициентам в химическом уравнении данной реакции (закон действующих масс - основной закон химической кинетики )

Концентрация реагирующих веществ 2A+B=D+3E (гомоенная) V=k·C 2 A ·C B 3A+2B=3D+E (гомоенная) V=k·C 3 A ·C 2 B 3A газ +2B тв =3D+E (гетероенная) V=k·C 3 A Закон действующих масс не учитывает концентрации исходных веществ, находящихся в твёрдом состоянии.

Упражнение по решению задач Во сколько раз изменится скорость реакции 2 H 2 (г) + O 2 (г) = 2 H 2 O (г) при увеличении концентрации кислорода в 2 раза? Ответ

Упражнение по решению задач Во сколько раз изменится скорость реакции СH 4 (г) + СO 2 (г) = 2СО (г) + 2H 2 (г) при одновременном увеличении концентрации метана в 8 раз и уменьшении концентрации углекислого газа в 2 раза? Ответ

Упражнение по решению задач Во сколько раз изменится скорость реакции 2 NO 2 (г) = N 2 O 4 (г) при увеличении концентрации оксида азота (IV) в 2 раза? Ответ

Действие катализатора Катализатор-вещество, участвующее в химической реакции, ускоряющие её протекание, но остающиеся по её окончании в неизменном виде Катализ (по однородности среды) гомоенный ( катализатор и реагирующее вещество находятся в одном агрегатном состоянии ) гетероенный ( катализатор и реагирующее вещество находятся в одном агрегатном состоянии )

Действие катализатора Гомогенный катализ: NO 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 (газовая среда) MnSO 4 2KMnO 2 +5K 2 SO 3 +3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 +K 2 SO 4 +3H 2 (жидкая среда) Гетерогенный катализ: Pt 4NH 3 + 5O 2 = 4NO+6H 2 O Вернуться

Поверхность соприкосновения реагентов Фактор играет важную роль при протекании гетероенных реакций. Для увеличения поверхности соприкосновения исходные вещества постоянно перемешивают (например, применяют научный принцип кипящего слоя обжиге серного колчедана) при производстве серной кислоты Вернуться

Давление в реакционной системе Изменение давления влияет на скорость только тех химических реакций, в которых участвует хотя бы одно газообразное вещество. Увеличение давления уменьшает объём газов, что приводит к увеличению концентрации газов во столько раз, во сколько раз увеличилось давление.

Упражнение по решению задач Во сколько раз изменится скорость реакции FeO (т) + CO (г) = Fe (т) +CO2 (г) при увеличении давления в реакционной системе в 3 раза? Ответ

Дано: t o 1 =120 o C t o 2 =150 o C γ =2 ___________________ υ 2 -? υ 1 Решение: t 2 o _ t 1 o υ 2 = γ 10 υ o C _ 120 o C υ 2 = 2 10 υ 1 υ 2 = 2 3 = 8 (раз) υ 1 Вернуться

Дано: t 1 =142 o C c 1 =16 моль/ л·c t 2 =112 o C γ =2 ___________________ с 2 -? Решение: Т.к. t 1> t 2, то υ 1 > υ 2 t 1 o _ t 2 o υ 1 = υ 2 · γ o C-112 o C υ 1 = 16 моль/л·с· 2 10 υ 1 = 16 моль/л·с· 2 3 =16 моль/л·с· 8 = 128 моль/л·с Вернуться

Дано: t o 1 =108 o C τ 1 = 256 мин τ 2 = 16 мин γ =2 ___________________ t o 2 = -? Решение: υ 2 = 256 мин = 16 (раз) υ 1 16 мин t 2 o _ t 1 o υ 2 = γ 10 υ 1 t 2 o _ 108 o С 16 = 2 10 t 2 o _ 108 o С = 4 10 t 2 o = 4· 10 о С о С = 148 о С Вернуться

Дано: c 2 (O 2 ) = 2c 1 (O 2 ) υ 2 = ? υ 1 Решение: 2H 2 (г) + O 2 (г) = 2H 2 O (г) υ 2 = c 2 2 (H 2 ) · c 2 (O 2 ) υ 1 c 1 2 (H 2 ) · c 1 (O 2 ) ; 1) υ 2 = c 2 2 (H 2 ) · 2c 1 (O 2 ) 2) υ 1 c 1 2 (H 2 ) · c 1 (O 2 ) ; Т.к. c 2 (H 2 )= c 1 (H 2 ), то c 2 2 (H 2 ) = c 1 2 (H 2 ) При сокращении уравнения 2) получаем: υ 2 = 2 υ 1 Вернуться

Дано: (г) с 2 (СH 4 ) = 8 с 1 (СH 4 ) с 2 (СО 2 ) = 0,5 с 1 (СО 2 ) υ 2 = ? υ 1 Решение: CH 4 (г) + CO 2 (г) = 2CO(г) + 2H 2 (г) υ 2 = c 2 (CH 4 ) · c 2 (CO 2 ) υ 1 c 1 (CH 4 ) · c 1 (CO 2 ) ; 1) υ 2 = 8 c 1 (H 2 ) · 0,5 c 1 (CO 2 ) 2) υ 1 c 1 (H 2 ) · c 1 (O 2 ) ; При сокращении уравнения 2) получаем: υ 2 = 8 · 0,5 = 4 (раза) υ 1 Вернуться

Дано: Р 2 = 2Р 1, поэтому: c 2 (NO 2 ) = 2c 1 (NO 2 ) υ 2 = ? υ 1 Решение: 2NO 2 (г) = N 2 O 4 (г) υ 2 = (2c 1 ) 2 (NO 2 ) υ 1 c 1 2 NO 2 ; 1) υ 2 = 2 2 ·c 2 2 (NO 2 ) 2) υ 1 c 1 2 (NO 2 ) · ; При сокращении уравнения 2) получаем: υ 2 = 2 2 = 4 (раза) υ 1 Вернуться

Дано: Р 2 = 3Р 1, поэтому: c 2 (CO) = 3c 1 (CO) υ 2 = ? υ 1 Решение: FeO(т) + CO(г) = Fe(т) + CO 2 (г) Изменение давления влияет на изменение концентрации газа : υ 2 = c 2 (СO) υ 1 c 1 (СO) ; 1) υ 2 = 3· c 1 (СO) υ 1 c 1 (СO) ; 2) При сокращении уравнения 2) получаем: υ 2 = 3 (раза) υ 1 Вернуться