* Скорость химических реакций Проект выполнен

*Скорость химических
реакций
Проект выполнен
Учителем химии МКОУ
Тойдинской СОШ
Черенковой Л.А
*Что такое химическая реакция?
*Что такое гомогенная и гетерогенная
реакция?
*Что происходит с молекулами при
протекании химических реакций?
*Какими энергетическими процессами
сопровождается химическая реакция?
*Это активное столкновение
молекул, при котором происходит
перераспределение электронной
плотности между молекулами
*Элементарный акт
химической реакции
Скорость химической реакции - это
число элементарных актов
в единицу времени в единице объёма
При протекании химических реакций
происходит изменение концентраций
веществ, участвующих в реакции:
•Концентрация реагирующих веществ
уменьшается;
•Концентрация продуктов увеличивается
Изменение концентрации
продукта
Скорость гомогенной
химической
реакции - ИЗМЕНЕНИЕ
КОНЦЕНТРАЦИИ реагента или
продукта в единицу времени.
v - скорость реакции,
DC - изменение концентрации (в моль/л), а
Dt - интервал времени, в течение которого это изменение
произошло (сек) => размерность у скорости реакции
такая: "моль/л.сек".
* Природа реагирующих веществ
* Площадь поверхности твердого вещества
* Концентрация реагирующих веществ
* Температура
* Катализатор
*Факторы, влияющие на
скорость реакции
*Природа реагирующих
веществ
(
Попробуй
сам
)
* Напиши уравнения химических
реакций.
* В какой пробирке реакция
протекала быстрее? Почему?
*Налейте в пробирку
соляную кислоту и
добавьте несколько гранул
цинка
* во вторую пробирку с
гранулами цинка прилейте
уксусную кислоту.
*Площадь поверхности
твердого вещества
(попробуй сам)
*Налейте в 2 пробирки
уксусную кислоту
*В одну пробирку
добавьте кусочек
мрамора
*Растолките кусочек мела
и высыпьте в вторую
пробирку
*Напишите уравнение
реакции
*Как зависит скорость
реакции от площади
поверхности твердого
вещества?
*Каким образом вы
увеличили площадь
поверхности твердого
вещества?
*Концентрация реагирующих
веществ.
(подумай сам)
* в две пробирки налейте
соляную кислоту:
* В 1-ую – добавьте объем
воды, равный объёму
кислоты и киньте несколько
гранул цинка;
* Во 2-ую – добавьте гранулы
цинка без добавления воды.
* Как влияет концентрация
кислоты на скорость
реакции?
Как влияет
концентрация
реагирующих веществ
на скорость
химической реакции?
Почему?
*Закон действующих масс
*Математически зависимость
скорости от концентрации для
реакции: А + Б = АБ
выражается следующим образом:
v = k[А][Б], где
V – скорость реакции;
K – константа скорости;
[А] и [Б] – концентрации веществ А и Б
соответственно
*Думай
самостоятельно
*Напиши выражение закона действующих масс для
реакции:
2Н2 + О2 = 2Н2О
(подсказка: представь реакцию в следующем виде Н2 +
Н2 + О2 = 2Н2О)
*Напиши выражение закона действующих масс для
реакции:
аА + bВ = С
*Догадался… Молодец!
* Для реакции: 2Н2 + О2 = 2Н2О
V = k[Н2]2[О2]
* Для реакции: аА + bВ = С
Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению
концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических
коэффициентов. Это определение относится к гомогенным реакциям. Если
реакция гетерогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях),
то в уравнение ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты,
а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k.
Константа скорости k численно равна скорости, если концентрации
реагентов постоянны и равны единице.
Константа скорости k дает химикам возможность КОЛИЧЕСТВЕННО
обсуждать вопросы, связанные с изучением скоростей реакций.
Приведем пример.
Реакция
Условия
Кинетическое
уравнение
k
H+ + OH- = H2O
20 oC
v = k[H+][OH-]
1,4.1011
л/моль.сек
NH4+ = NH3 + H+1
20 oC1
v = k[NH4+]1
24 л/моль.сек
* Измеренные константы скоростей приведенных реакций позволяют
уже не просто говорить о том, что реакция нейтрализации (H+ + OH-)
протекает намного быстрее реакции разложения иона аммония.
Можно рассуждать количественно: при 20оС реакция нейтрализации
протекает в 6*109 раз быстрее, чем реакция распада иона аммония на
аммиак и ион водорода.
*Задачи
*1. 2 л раствора вещества А (концентрация 0,6 моль/л)
смешали для реакции с 3 л раствора вещества Б (1
моль/л). Какова начальная концентрация веществ А и Б в
полученном растворе?
*2. Оксид азота (II) NO окисляется кислородом О2 с
образованием оксида азота (IV) NO2 (в газовой фазе).
Кинетическое уравнение этой реакции соответствует
полному химическому уравнению. Как изменится скорость
реакции, если давление увеличить в два раза?
*3. Реакция А + Б = В является бимолекулярной. Начальные
концентрации веществ таковы: [А]н = 2,5 моль/л, [Б]н = 1,5
моль/л. Константа скорости реакции k = 0,8 л/моль.сек.
Вычислите концентрацию вещества [А] и скорость реакции
к моменту, когда концентрация вещества [Б] составит 0,5
моль/л.
*Влияние температуры на
скорость реакции
*В 2 пробирки налейте уксусной
кислоты и добавьте несколько
гранул цинка;
*Одну пробирку нагрейте.
Вопрос. В какой из пробирок
реакция пойдет быстрее? Почему?
Как влияет температура на
скорость реакции?
* При увеличении температура на каждые 100
скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
Число, показывающее, во сколько раз
увеличится скорость, называется
температурный коэффициент (Υ)
Подумай! Если температуру увеличить на 300
(Υ= 2), во сколько раз увеличится скорость
реакции?
*Правило Вант -
Гоффа
Задача.
V2 / V1
t/10
=Υ
*Математическое
выражение правила
Вант- Гоффа
*Энергия активации
Для того, чтобы молекулы А и Б
прореагировали между собой, они
должны сначала столкнуться. Причем
столкновение должно быть достаточно
энергичным. Энергия, запасенная в
молекулах А и Б, должна быть больше
какой-то определенной величины иначе они просто отталкиваются друг от
друга, не вступая в реакцию
Если же энергия
столкновения
достаточна,
образуется
продукт В
*Энергия активации
* Мерой "энергичности" молекул может служить, например,
скорость их движения, которая возрастает с повышением
температуры газа. Кстати, тепло или холод мы
воспринимаем именно как результат столкновений
окружающих нас "быстрых" или "медленных" молекул
атмосферы с нашей кожей.
*
* До сих пор мы сравнивали ОДНУ И ТУ ЖЕ реакцию при
разных температурах. Если же сравнить между собой
РАЗЛИЧНЫЕ химические реакции, протекающие в
одинаковых условиях, то выясняется следующее.
* Для каждой химической реакции характерно свое
собственное значение Еа (не зависящее от
температуры). В большинстве случаев энергия
активации химических реакций между нейтральными
молекулами составляет от 80 до 240 кДж/моль. Чем
НИЖЕ активационный барьер Еа какой-либо
химической реакции, тем БЫСТРЕЕ она идет в данных
условиях, потому что большее число молекул А и Б
способны преодолевать барьер в единицу времени.
* Если в другой химической реакции активационный
барьер ВЫШЕ, то такая реакция в тех же условиях идет
МЕДЛЕННЕЕ. Если барьер очень высок, в системе
вообще нет молекул, способных преодолеть
активационный барьер и реакция не происходит.
* Подумай! Какие реакции протекают мгновенно, так как
их энергия активации равна нулю?
*Энергия активации и
скорость реакции
*Почему все возможные
реакции ещё не произошли?
* Итак, мы видим, что для протекания химической реакции молекулы
исходных веществ должны сначала преодолеть активационный барьер
Еа. Таким образом, активационный барьер может являться
препятствием для самопроизвольного протекания даже очень
"выгодных" с энергетической точки зрения экзотермических реакций.
* Например, если бы не было активационного барьера, реакция горения
метана в кислороде начиналась бы сразу после соприкосновения метана
с воздухом. В этом случае не только природный газ (в нем 95% метана),
но и нефть, бензин, уголь, бумагу, одежду, мебель, деревянные
постройки и все, что в принципе может гореть, пришлось бы тщательно
изолировать от воздуха. К счастью, на пути самопроизвольного
протекания этих экзотермических реакций стоит активационный барьер
Еа.
* Когда мы подносим горящую спичку к открытой конфорке газовой
плиты, мы заставляем какую-то часть молекул метана и кислорода
"перескочить" активационный барьер, не преодолимый при комнатной
температуре. В дальнейшем энергия активации для взаимодействия все
новых и новых молекул метана и кислорода черпается уже из тепла
самой экзотермической реакции.
*Налейте в пробирку небольшое
количество перекиси водорода и
добавьте оксида марганца(IV). Что вы
наблюдаете? Чтобы определить газ,
опустите в пробирку тлеющую лучинку.
*Оксид марганца является катализатором
реакции разложения перекиси водорода.
Подумай! 1.Почему стало возможно
протекание данной реакции при
комнатной температуре?
2. Почему тлеющая лучинка вспыхнула в
пробирке? Что повлияло на скорость
реакции горения?
*Катализ
(попробуй сам)
*
Вещества, принимающие
участие, но не
расходующиеся в
процессе реакции,
называются
катализаторами. Само
это явление называется
катализом
В зависимости от
того,
находится ли катализатор в
той же фазе, что и
реагирующие вещества, или
образует самостоятельную
фазу, говорят о гомогенном
или гетерогенном катализе.
Механизм каталитического
действия для них не
одинаков, однако и в том и в
другом случае происходит
ускорение реакции за счет
снижения энергии
активации.
Медленно протекающая
реакция A + B → А…B → AB в
присутствии катализатора
идет с большей скоростью в
две стадии:
1.А + К = АК;
2. АК + Б = АБ + К
*Проверь себя
А1. Катализатор повышает скорость реакции, так как:
А) увеличивает число столкновений молекул в единицу времени;
Б) увеличивает скорость движения молекул;
В) увеличивает энергию активации реакции;
Г) уменьшает энергию активации реакции.
А2. Для какой реакции кинетическое уравнение имеет вид: V=kО2
А) S + O2 = SO2
Б) 2Н2 + О2 = 2Н2О
В) N2 + O2 = 2NO
Г) 2СО + О2 = 2СО2
А3. Константа скорости химической реакции зависит от:
А) температуры и концентрации реагирующих веществ;
Б) концентрации и природы реагирующих веществ;
В) концентрации и площади соприкосновения реагирующих веществ;
Г) температуры и природы реагирующих веществ.
*Проверь себя
Б1. Скорость синтеза аммиака при повышении концентраций азота
и водорода в три раза увеличивается в … раз. (Ответ запишите
цифрами).
Б2. Для того, чтобы скорость реакции 2NO + O2 = 2NO2 возросла в
1000 раз, давление в системе нужно увеличить в … раз. (Ответ
запишите цифрами).
Б3. При повышении температуры на 600 скорость химической
реакции увеличилась в 64 раза. Следовательно,
температурный коэффициент этой реакции равен … (Ответ
запишите цифрами).
Б4. Две реакции протекают при 200 с одинаковой скоростью.
Температурный коэффициент скорости первой реакции равен
2, а второй – 4. Отношение скоростей этих реакций при 700
равно…(Ответ запишите цифрами).