|
|
скорость химической реакции. Урока Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции
Тема урока «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции» - Цель: выясним, что есть скорость химической реакции, и от каких факторов она зависит.
В ходе урока познакомимся с теорией вопроса по вышеназванной теме. На практике подтвердим некоторые наши теоретические предположения. Обсудим следующие вопросы: - Зачем нужны знания о скорости химических реакций?
- Какими примерами можно подтвердить то, что химические реакции протекают с различными скоростями?
- Как определяют скорость механического движения? Какова единица измерения этой скорости?
- Как определяют скорость химической реакции?
- Какие условия необходимо создать, чтобы началась химическая реакция?
Скорость реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени.
В единице V (для гомогенной)
|
На единице поверхности соприкосновения веществ S (для гетерогенной)
| | | |
|
n - изменение количества вещества (моль);
t– интервал времени (с, мин)
|
- изменение молярной концентрации;
Анализ таблицы, выводы: - по приведённым формулам можно рассчитать лишь некоторую среднюю скорость данной реакции в выбранном интервале времени (ведь для большинства реакций скорость уменьшается по мере их протекания);
- рассчитанная величина скорости будет зависеть от того, по какому веществу её определяют, а выбор последнего зависит от удобства и лёгкости измерения его количества.
Например, для реакции 2Н2 +О2 = 2Н2О: v (по Н2) = 2v (по О2) = v (по Н2О) Задача на применение знаний по «Скорости химических реакций» - 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: а) среднюю скорость реакции за этот промежуток времени;
б) концентрацию вещества В через 20 мин. Самопроверка.
Дано:
С (А)1 = 0,80 моль/л
С (В)1 = 1,00 моль/л
С (А)2 = 0,74 моль/л
= 20 мин
Найти.
а) гомоген =?
б) С (В)2 =?
|
Решение:
а) определение средней скорости реакции в растворе производится по формуле:
б) определение количеств реагирующих веществ:
А + В = С
По уравнению 1 моль 1 моль
По условию 0,06 моль 0,06 моль
Количества
прореагировавших веществ.
Следовательно, С(В)2 = С(В)1 - С =
1,00 -0,06=0,94моль/л
Ответ: гомоген. = 0,003 моль/л С(В)2 = 0,94 моль/л
| - природа реагирующих веществ;
- температура;
- концентрация реагирующих веществ;
- действие катализаторов;
- поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях).
Теория столкновений. Основная идея её такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией. Выводы: - Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.
- К реакции приводят лишь эффективные соударения, т.е. такие при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые». Но для этого частицы должны обладать достаточной энергией.
Минимальный избыток энергии (над средней энергией частиц в системе), необходимый для эффективного соударения частиц в системе), необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации Еа. 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.
Задание на применение знаний - Объясните разную скорость взаимодействия цинка и магния с уксусной кислотой; цинка с соляной и уксусной кислотой.
- Напишите соответствующие реакции (в протоколе).
2. Температура - При увеличении температуры на каждые 10° С общее число столкновений увеличивается только на 1,6 %, а скорость реакции увеличивается в 2-4 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:
где –скорость реакции при температуре t2, – скорость реакции при температуре t1, – температурный коэффициент. Задача на применение знаний: - Определите, как изменится скорость некоторой реакции:
а) при повышении температуры от 10° до 50° С; б) при понижении температуры от 10° – 0° С. Температурный коэффициент реакции равен 3. Самопроверка а) подставить данные задачи в формулу: скорость реакции увеличится в 81 раз. б) Скорость реакции уменьшится в 3 раза. 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. Математическое выражение закона действующих масс. - По закону действующих масс скорость реакции, уравнение которой А+В=С может быть вычислена по формуле:
v1= k1CACB, а скорость реакции, уравнение которой А+2В=D, может быть вычислена по формуле: v2= k2CACB. В этих формулах: CA и CB – концентрации веществ А и В (моль/л), k1 и k2 – коэффициенты пропорциональности, называемые константами скоростей реакции. Эти формулы также называют кинетическими уравнениями. Задача на применение знаний: - 1. Составьте кинетические уравнения для следующих реакций: А) H2+I2=2HI;
Б) 2 Fe + 3CI2= 2 FeCI3. - 2. Как изменится скорость реакции, имеющей кинетическое уравнение
v= kCA 2CB, если А) концентрацию вещества А увеличить в 3 раза; Б) концентрацию вещества А увеличить в 3 раза, а концентрацию В уменьшить в 3 раза? Самопроверка. - Решение. Подставим соответствующие данные в кинетическое уравнение, сравним скорости реакций.
а) скорость реакции увеличится в 9 раз. б) скорость реакции увеличится в 8 раз. 4. Действие катализатора Обсуждение вопросов: - 1.Что такое катализатор и каталитические реакции?
- 2. Приведите примеры известных вам каталитических реакций из органической и неорганической химии. Укажите названия веществ – катализаторов.
- 3. Выскажите предположение о механизме действия катализаторов (на основе теории столкновений).
- 4. Каково значение каталитических реакций?
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.
- Приведите примеры гетерогенных реакций.
Выводы по теме урока - Химические реакции протекают с различными скоростями. Величина скорости реакции не зависит от объёма в гомогенной системе и от площади соприкосновения реагентов – в гетерогенной.
- На пути всех частиц, вступающих в химическую реакцию, имеется энергетический барьер, равный энергии активации Eа.
- Скорость реакции зависит от факторов:
-природа реагирующих веществ; -температура; -концентрация реагирующих веществ; - действие катализаторов; -поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях). Выводы по теме урока - Величина энергии активации веществ – это фактор, посредством которого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции. Чем меньше энергия активации, тем больше эффективных соударений реагирующих частиц.
- При увеличении температуры на 10º С общее число активных соударений увеличивается в 2-4 раза.
- Чем больше концентрации реагентов, тем больше соударений реагирующих частиц, а среди них и эффективных соударений.
- Катализатор изменяет механизм реакции и направляет её по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активации. Ингибитор замедляет ход реакции.
- Гетерогенные реакции протекают на поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Нарушение правильной структуры кристаллической решётки приводит к тому, что частицы на поверхности образующихся микрокристаллов значительно реакционноспособнее, чем те же частицы на «гладкой» поверхности.
|
|
|
Скачать 150.65 Kb.