Скорость химических реакций. Урок 11

Раздел химии, изучающий скорости и механизмы протекания химических реакций называется химической кинетикой. 2

3 Понятие о скорости химической реакции Скорость реакции определяется изменением концентрации одного из реагирующих веществ или одного из продуктов реакции в единицу времени. υ = ΔC Δt моль [] л · с ± где ΔC – изменение концентрации; ΔC = С 2 - С 1 Δt – время протекания реакции; Δt = t 2 - t 1

4 Понятие о скорости химической реакции Реакции Гомогенные Реакции протекают в однородной среде N 2 (газ) + 3H 2 (газ) 2NH 3 NaOH (р-р) + HCl (р-р) NaCl + H 2 O Гетерогенные Реакция идет между веществами, находящимися в разных агрегатных состояниях или между веществами, не способными образовывать гомоенную среду C (тв.) + O 2(газ) CO 2 Zn (тв.) + 2HCl (р-р) ZnCl 2 + H 2 Fe (тв.) + S (тв.) FeS

5 Скорость гомоенной реакции (υ гомо. ) определяется изменением количества вещества в единицу времени в единице объёма υ гомо. = ± где Δ n – изменение числа молей одного из веществ, (моль); Δt – интервал времени (с, мин); V – объем газа или раствора (л) Понятие о скорости химической реакции Δ nΔC ΔC – изменение концентрации Δt V

6 Скорость гетерогенной реакции (υ гетер. ) определяется изменением количества вещества в единицу времени на единице поверхности соприкосновения веществ Понятие о скорости химической реакции υ гетер. Δt S Δ n = ± где Δ n – изменение количества вещества (реагента или продукта), (моль); Δt – интервал времени (с, мин); S – площадь поверхности соприкосновения веществ (см 2, м 2 )

7 Факторы, влияющие на скорость химической реакции 1. Природа реагирующих веществ: их состав, строение, реакционная активность. Реакционная активность веществ определяется характером химической связи в соединениях и их строением. Наиболее активны вещества с ионными и полярными ковалентными связями.

8 2.Концентрация: С повышением концентрации реагирующих веществ увеличивается скорость реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции Закон действующих масс (з. д. м.): Скорость химической реакции (υ х.р. ) прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции.

9 Для реакции mA + nB = C по закону действующих масс: υ = k С A m C B n где k – константа скорости (определяется экспериментально); С – концентрация (моль/л) Факторы, влияющие на скорость химической реакции * З.д.м. не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в твердом состоянии, т.к. они реагируют на поверхности и их концентрации обычно остаются постоянными.

10 Задача 1. Реакция идет по уравнению А +2В С. Во сколько раз и как изменится скорость реакции, при увеличении концентрации вещества В в 3 раза? Факторы, влияющие на скорость химической реакции Решение: А +2В С По з.д.м. υ = k С A C B 2 Пусть С А = а, С В = в, тогда υ 1 = k а в 2 υ 2 = k а 3 в 2 υ 2 / υ 1 = а 9 в 2 / а в 2 = 9 Дано: С В в 3 раза Как изменится υ Ответ: скорость реакции увеличится в 9 раз

11 Факторы, влияющие на скорость химической реакции Для газообразных веществ υ. зависит от давления (что аналогично изменению концентрации реагирующих веществ) При увеличении давления в n раз уменьшается объем реагирующей смеси, а концентрация веществ увеличивается в такое же число раз

12 3. Поверхность соприкосновения реагирующих веществ (для гетерогенных реакций) Факторы, влияющие на скорость химической реакции

13 Факторы, влияющие на скорость химической реакции 3. Температура: при повышении температуры на каждые 10 0 С, скорость реакции увеличивается в 2- 4 раза (правило Вант-Гоффа)

14 Дано: υ t1 = 1 моль/л ч γ =3 t 1 = 0 0 С t 2 = 30 0 С Найти: υ t2 Факторы, влияющие на скорость химической реакции Задача 2. Скорость некоторой реакции при 0 0 С равна 1 моль/л ч, температурный коэффициент реакции равен 3. Какой будет скорость данной реакции при 30 0 С? Решение: υ t2 = υ t1 γ Δt/10 υ t2 = /10 = 3 3 = 27 моль/лч Ответ: Скорость данной реакции при 30 0 С будет равна 27 моль/лч

15 4. Катализаторы – вещества, ускоряющие химические реакции. А + В С – протекает медленно А + К АК протекают быстро АК + В С + К Катализаторы остаются неизменными по окончании реакции Ферменты – биологические катализаторы белковой природы Ингибиторы – вещества, замедляющие скорость реакции Факторы, влияющие на скорость химической реакции

« Если ещё на сегодняшний день какая-либо реакция неосуществима -это значит, не найден катализатор» А.Н.Несмеянов – выдающийся советский химик - органик 16

Тест 1. При комнатной температуре с наибольшей скоростью происходит химическая реакция между водой и а) барием; б) цинком; в) железом; г) медью. 2. Скорость взаимодействия цинка с серной кислотой возрастает, если: а) повысить давление; б) добавить индикатор; в) измельчить металл до порошка; г) понизить температуру раствора. 3. В каких единицах может выражаться скорость реакции: а) л/моль. мин; в) моль. мин/л; б) л/моль; г) моль/л. ч. 4. В какой из кислот (все 20%-ные) свинец будет растворяться наиболее медленно: а) уксусная; в) серная; б) соляная; г) йодоводородная. 5. В каком случае скорость реакции наибольшая: а) цинковая пластина + 10%-ный раствор НСl; б) цинковые гранулы + 10%-ный раствор НСl; в) цинковый порошок + 10%-ный раствор НСl; г) цинковый порошок + 5%-ный раствор НСl. 17

18 Проверь себя! 1. При комнатной температуре с наибольшей скоростью происходит химическая реакция между водой и а) барием; б) цинком; в) железом; г) медью. 2. Скорость взаимодействия цинка с серной кислотой возрастает, если: а) повысить давление; б) добавить индикатор; в) измельчить металл до порошка; г) понизить температуру раствора. 3. В каких единицах может выражаться скорость реакции: а) л/моль. мин; в) моль. мин/л; б) л/моль; г) моль/л. ч. 4. В какой из кислот (все 20%-ные) свинец будет растворяться наиболее медленно: а) уксусная; в) серная; б) соляная; г) йодоводородная. 5. В каком случае скорость реакции наибольшая: а) цинковая пластина + 10%-ный раствор НСl; б) цинковые гранулы + 10%-ный раствор НСl; в) цинковый порошок + 10%-ный раствор НСl; г) цинковый порошок + 5%-ный раствор НСl.

Не бывает не нужных знаний, все сгодится когда-нибудь. 19