29. Скорость химических реакций

1. «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции»

2. Скорость химических реакций -

Это изменение
концентрации одного из
реагирующих или
одного из продуктов
реакции в единицу
времени.

3. Химические реакции

Гомогенные реагирующие вещества
и продукты реакции
находятся в одной
фазе
Гетерогенные –
2SO2 (г) + O2 (г) = 2SO3 (г)
S (тв) + O2 (г) = SO2 (г)
HCl(ж) + NaOH(ж) =
NaCl(ж) + H2O
Zn(тв) + 2HCl(ж) =
ZnCl2(ж) + H2(г)
реагирующие
вещества и продукты
реакции находятся в
разных фазах

4. Скорость реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени.

В единице V (для гомогенной)
гомоген
С2 С1
C моль
t2 t1
t с л
n
C - изменение
V
молярной
концентрации
На единице поверхности
соприкосновения веществ S
(для гетерогенной)
n моль
гетероген
t S мин см 2
n - изменение количества
вещества (моль);
t– интервал времени (с,
мин)

5. Задача на применение знаний

Химическая реакция протекает в растворе,
согласно уравнению: А+В = С. Исходные
концентрации: вещества А – 0,80 моль/л,
вещества В – 1,00 моль/л. Через 20 минут
концентрация вещества А снизилась до 0,
74 моль/л. Определите среднюю скорость
реакции за этот промежуток времени.

6. Пример оформления задачи

Дано:
Решение:
С (А)1 = 0,80
моль/л
С (В)1 = 1,00
моль/л
С (А)2 = 0,74
моль/л
t= 20 мин
а) определение средней скорости реакции в
растворе производится по формуле:
C 0,80 0,74 0,06
моль
гом оген
0,003
.
t
20
20
л мин
Ответ:
скорость
Найти.
а) гомоген =?
б) С (В)2 =?
0,003 моль/л

7. Факторы, влияющие на скорость химической реакции

природа реагирующих веществ;
температура;
концентрация реагирующих
веществ;
действие катализаторов;
поверхность соприкосновения
реагирующих веществ (в
гетерогенных реакциях).

8. 1. Природа реагирующих веществ.

Под природой реагирующих веществ
понимают их состав, строение, взаимное
влияние атомов в неорганических и
органических веществах.
Величина энергии активации веществ –
это фактор, посредством которого
сказывается влияние природы
реагирующих веществ на скорость
реакции.

9. 2. Температура

При увеличении температуры на каждые 10° С
общее число столкновений увеличивается только
на ~ 1,6 %, а скорость реакции увеличивается в 24 раза (на 100-300%).
Число, показывающее, во сколько раз
увеличивается скорость реакции при повышении
температуры на 10° С, называют температурным
коэффициентом.
Правило Вант-Гоффа математически
выражается следующей формулой:
t 2 t1
2 1 10
где 2 –скорость реакции при температуре t2,
1 – скорость реакции при температуре t1,
– температурный коэффициент.

10. Задача на применение знаний

Определите, как изменится
скорость некоторой реакции при
повышении температуры от 10° до
50° С. Температурный коэффициент
реакции равен 3.

11. Пример оформления задачи

Подставить данные задачи в формулу:
при50 С при10 С 3
0
500 С 10 С
10
0
при100 С 3 ;
при50 С 81 при10 С .
0
Ответ: скорость реакции увеличится в 81 раз.
4

12. 3. Концентрации реагирующих веществ.

На основе большого экспериментального материала в
1867 г. норвежские учёные К. Гульдберг, и П Вааге и
независимо от них в 1865 г. русский учёный Н.И.
Бекетов сформулировали основной закон химической
кинетики, устанавливающий зависимость скорости
реакции от концентраций реагирующих веществ:
скорость химической реакции пропорциональна
произведению концентраций реагирующих
веществ, взятых в степенях равных их
коэффициентам в уравнении реакции.
Этот закон ещё называют
законом действующих масс.

13. Математическое выражение закона действующих масс.

По закону действующих масс скорость реакции,
уравнение которой А+В=С может быть вычислена
по формуле:
v= k·CA·CB,
а скорость реакции, уравнение которой А+2В=D,
может быть вычислена по формуле:
v= k·CA ·CB2.
В этих формулах: CA и CB – концентрации веществ
А и В (моль/л), k – коэффициенты
пропорциональности, называемые константами
скоростей реакции. Эти формулы также
называют кинетическими уравнениями.

14. Задача на применение знаний:

Составьте кинетические
уравнения для следующих
реакций:
А) H2+I2=2HI
Б) S + O2 = SO2
В) 2 SO2 + O2 =2 SO3
Б) 2 Fe + 3CI2= 2 FeCI3

15. Задача на применение знаний:

Как изменится скорость реакции,
имеющей кинетическое
уравнение v= kCA2 ×CB, если
концентрацию вещества А
увеличить в 3 раза?

16. Пример оформления задачи

Решение. Подставим соответствующие данные в
кинетическое уравнение, сравним скорости реакций.
2
k (3C A ) 2 С B
9kCA2 C B
9
2
2
1
k (C A ) C B
kCAC B
Ответ: скорость реакции увеличится в 9 раз.

17. 4. Действие катализатора

Вещества, которые участвуют в реакциях и увеличивают ее
скорость, оставаясь к концу реакции неизменными,
называются катализаторами.
Явление изменения скорости реакции под действием таких
веществ называется катализом. Реакции, протекающие под
действием катализаторов, называются каталитическими.
Примеры каталитических реакций
1. 2H2O = 2H2O + O2 (катализатор – оксид марганца (IV)
2. 2SO2 + O2 = 2SO3 (катализатор - оксид азота (II)
3. 2CO + O2 = 2CO2 (катализатор - пары воды)
4. 2Н2 + О2 = 2Н2О (катализатор - платина)

18. 4. Действие катализатора

Очень большую роль играет катализ в биологических
системах. Большинство химических реакций, протекающих
в пищеварительной системе, в крови и в клетках животных
и человека, являются каталитическими .реакциями.
Катализаторы, называемые в этом случае ферментами,
представляют собою простые или сложные белки. Так,
слюна содержит фермент птиалин, который катализирует
превращение крахмала в сахар. Фермент, имеющийся в
желудке, — пепсин — катализирует расщепление белков.
В организме человека находится около 30 000 различных
ферментов: каждый из них служит эффективным
катализатором соответствующей реакции.

19. 5.Поверхность соприкосновения реагирующих веществ.

Скорость реакции увеличивается благодаря:
-увеличению площади поверхности соприкосновения
реагентов (измельчение);
-повышению реакционной способности частиц на
поверхности образующихся при измельчении
микрокристаллов;
-непрерывному подводу реагентов и хорошему отводу
продуктов с поверхности, где идёт реакция.
Фактор связан с гетерогенными реакциями, которые
протекают на поверхности соприкосновения
реагирующих веществ: газ - твердое вещество, газ жидкость, жидкость - твердое вещество, жидкость другая жидкость, твердое вещество - другое твердое
вещество, при условии, что они не растворимы друг в
друге.