Скорость химических реакций
методическая разработка по химии (11 класс)

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Под скоростью химической реакции понимается изменение концентрации одного из реагирующих веществ или продуктов реакции в единицу времени.

В гомогенных системах (где вещества находятся в одной фазе или растворе) реагирующие вещества равномерно перемешаны между собой, реакция идет по всему объему реакционной смеси. Поэтому концентрация каждого из веществ будет находиться как частное от деления количества вещества на объем смеси    C = n/V.

Если в первый момент времени τ1 концентрация вещества С1= n1 /V, а во второй τ2 концентрация         С2= n2 /V, то скорость реакции будет вычисляться по формуле:

Ѵ=( n2  - n1) / V(τ2- τ1 )=∆n/V∆ τ = ∆ C/∆ τ

Где ∆ - разница второго и первого значения. Скорость измеряется в моль/л*сек. Или моль/ л*мин и т.д.

Гетерогенные реакции идут только на границе раздела фаз: газ-твердое вещество, газ- жидкость, жидкость – твердое вещество. Скорость будет не в отношении к единице объема, а к единице площади соприкосновения реагирующих веществ: Ѵгетерог.=∆n/S*∆τ

Факторы, влияющие на скорость химической реакции 

1.Природа реагирующих веществ.

2. Концентрация реагирующих веществ

Закон действующих масс: Скорость гомогенной реакции прямо пропорциональная произведению концентрации реагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коээфициентам.

Например: аА + вВ=сАВ,  то закон действующих масс можно записать так :Ѵ= k*САа *СВ в

k-константа скорости реакции.

В случае гетерогенных реакций в уравнении закона действующих масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в растворе или газовой фазе, т.к. концентрация твердых веществ обычно представляет собой постоянную величину.

Например,  

1. 2NO (газ)+ O2(газ) =2NO(газ) – гомогенная реакция;

Ѵ= k*СNO 2 *СO2

2. C(тв.в.)+ O2(газ)= CO2(газ) – гетерогенная реакция; C(тв.в.)-твердое вещество, его концентрация const.

  Ѵ= k*const *СO2 = k * СO2

Скорость реакции. Имеющих газовую фазу, будет увеличиваться при повышении давления, т.к. это повышает концентрацию газообразного вещества.

3. Температура

В 1884 г. Вант – Гофф установил, что при повышении температуры на каждые 10 0С скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза.

Ѵ2=Ѵ1  * ɣ∆t/10

ɣ-температурный коэффициент;

4.Катализатор

5. Поверхность соприкосновения реагирующих веществ.

Решение расчетных задач.

Задача № 1.Скорость химической реакции при 20 0С равна 1 моль/л*с. Вычислите скорость этой реакции при 600С, если температурный коэффициент равен 3.

Дано:                                                      Решение:

t1=20 0С                                                  Ѵ2=Ѵ1  * ɣ∆t/10

t2=60 0С                                                  Ѵ2= 1*360-20/10=81 моль/л*с

ɣ=3                                                          Ответ: Ѵ2=81 моль/л*с

Ѵ1=1 моль/л*с

__________

Ѵ2=?

Задача № 2. Вычислите скорость химической реакции, протекающей по уравнению 2А (газ) +В(газ) = 2АВ(газ), если исходная концентрация вещества А = 0,05 моль/л, В= 0,03 моль/л, а константа скорости реакции 1 л/моль*с.

Дано:                                                      Решение:

СА= 0,05 моль/л                           2А (газ) +В(газ) = 2АВ(газ)  

СB= 0,03 моль/л                           Ѵ=     k*СА2 *СВ                                              

k= 1 л/моль*с                               Ѵ= 1*(0,05)2*0,03=7,5*105    моль/л*с.                                

__________                                   Ответ: Ѵ=7,5*105    моль/л*с.                                

Ѵ=?

Задача № 3.Как изменится скорость реакции А (газ) +2В(газ) = С(газ) при повышении концентрации А в 2раза, давления в 2 раза?

Согласно закону действующих масс, скорость реакции можно вычислить по формуле Ѵ= k*СА *СВ 2

А) если повысить концентрацию А 2раза, то скорость будет равна Ѵ= k * 2СА * СВ 2= 2 k * СА * СВ 2

Скорость увеличится в 2 раз.

Б) Если повысить давление в 2раза, то при этом концентрация каждого из реагирующих веществ повысится в 2раза: Ѵ= k * (2СА) * (2СВ )2                Ѵ= k * 2(СА) * 4(СВ )2=8 k * (СА) * (СВ )2         

Скорость увеличится в 8 раз.       

Задачи для самостоятельного решения:

1.Вычислите скорость химической реакции, протекающей по уравнению А+В=С (все вещества газообразные), если концентрация А = 0,04 моль/л,  В= 0,05 моль/л, а константа  скорости реакции          1 л/моль*с.

2.Скорость химической реакции при 20 0С равна 1 моль/л*час, температурный коэффициент равен 3. Найдите скорость этой реакции при 600С.

3.Реакция идет по уравнению А (газ) +2В(газ) = 2С(газ). Во сколько раз и как изменится скорость реакции в следующих случаях:

А) при увеличении концентрации вещества А в 3раза.

Б) при увеличении концентрации вещества В в 3рз.

В) при увеличения давления в 3раза.

4. Как изменится скорость реакции, температурный коэффициент которой 3, пр понижении температуры с 800С до 600С?