Концентрацияреагирующихвеществ.

Опыт–Взаимодействиетиосульфатанатрияссернойкислотой.

а) Провестивначалекачественныйопыт. Дляэтоговпробиркуналить 1 млрастворасернойтиосульфатанатрияидобавитьнатрияидобавить 1-2 каплирастворасернойкислоты. Отметитьпоявлениячерезнекотороевремяопалесценцииидальнейшеепомутнениераствораотобразованиясвободнойсеры:

Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2 Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru + S Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru +H2O

Время, проходящееотсливаниярастворадозаметногопомутнения, зависитотскоростиреакции.

б) Втрипронумерованныепробиркиналитьизбюретки 0,25 н. раствортиосульфатанатрия: впервую– 1 мл, вовторую– 2 мл, втретью– 3мл. Ксодержимомупервойпробиркиприлитьизбюретки 2 млводы, ковторой– 1 млводы. Такимобразом, условнаяконцентрациябудет: впробирки№ 1 –С; впробирки№ 2 – 2С; впробирки№ 3 – 3С.

Впробирку№ 1 срастворомтиосульфатанатриядобавить 1 каплюрастворасернойкислоты, встряхнутьеедляперемешиваниясодержимогоивключитьсекундомер. Отметитьвремяотсливаниярастворовдозаметногопоявленияопалесценции.

Опытповторитьспробирками№ 2 и№ 3, добавитьтакжепо 1 каплирастворасернойкислотыиопределяявремяпротеканияреакции.

Послепроведенияопытаучительнадоскестроитграфикзависимостискоростиреакциитоконцентрацииреагирующихвеществ, гденаосиабсциссоткладываетусловнуюконцентрациюрастворатиосульфатанатрия, наосиординатусловнуюскоростьреакции. (Графикможноподготовитьзаранее ).

Учащиесяанализируютграфикиделаютвыводыозависимостискоростиреакцииотконцентрацииреагирующихвеществ.

Влияниеконцентрацииреагентовнаскоростьхимическоговзаимодействиявыражаетсяосновнымзакономхимическойкинетики.

Скоростьхимическихреакций, протекающихводнороднойсредеприпостояннойтемпературе, прямопропорциональнапроизведениюконцентрацийреагирующихвеществ, возведенныхвстепениихстехиометрическихкоэффициентов

nA+mB —> pC

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru = k [A]n • [B]m

Этоуравнение–кинетическоеуравнениескорости. [A], [B] (моль/л) –концентрацииисходныхвеществ; n, m – коэффициентывуравненииреакции; k – константаскорости.

Физическийсмыслконстантыскорости (k):

если [A] = [B] = 1 моль/л => Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru = k •1n•1m., т.е. Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru = k. Этоскоростьданнойреакциивстандартныхусловиях.

Примеры:

№ 1. 2Н2 (г) + О2 (г) —> 2Н2О (г)

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru = k [H2]2 • [O2]

Какизменитсяскоростьэтойреакции, есликонцентрациюкаждогоизисходныхвеществувеличитьв 2 раза?

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru 1 = k(2[H2])2 • (2[O2]);

2[H2] и 2[O2] – новыеконцентрацииисходныхвеществ.

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru 1 = k 4 [H2]2 • 2[O2]

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru 1 = 8k[H2]2 • [O2].

Сравнимсуравнением (1) –скоростьувеличиласьв 8 раз.

№ 2.2Сu (тв.) + О2 (г) Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru 2СuO (тв.)

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru = k[Cu]2 [O2], однакоконцентрациятвердоговеществаисключаетсяизуравнения–ееневозможноизменить–постояннаявеличина.

Cu (тв.) =>[Сu] = const

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru = k [O2],

Температура.

Большоевлияниенаскоростьхимическиереакцииоказываеттемпература

Вант-Гоффсформулировалправило: повышениетемпературынакаждые 10 о Сприводиткувеличениюскоростиреакциив 2-4 раза (этувеличинуназывают температурнымкоэффициентомреакции).

Приповышениитемпературысредняяскоростьмолекул, ихэнергия, числостолкновенийувеличиваютсянезначительно, заторезкоповышаетсядоля“активных”молекул, участвующихвэффективныхсоударениях, преодолевающихэнергетическийбарьерреакции.

Математическаяэтазависимостьвыражаетсясоотношением

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru

где ?t2, ?t1 – скоростиреакцийсоответственноприконечной t2 t1 температурах, а Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru – температурныйкоэффициентскоростиреакциисповышениемтемпературынакаждые 10о С.

Примеры: восколькоразувеличитсяскоростьхимическойреакциипри tо: 50о —> 100о, если Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru = 2?

Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru 2 = Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru 1 •2 100 –5010; Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru 2= Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru 1 •25

тоестьскоростьхимическойреакцииувеличитсяв 32 раза.

Катализатор

Одноизнаиболееэффективныхсредстввоздействиянаскоростьхимическихреакций–использованиекатализаторов. Каквыужезнаетеизшкольногокурсахимии, катализаторы – этовещества, которыеизменяютскоростьреакции, асамикконцупроцессаостаютсянеизменнымикакпосоставу, такипомассе. Иначеговоря, вмоментсамойреакциикатализаторактивноучаствуетвхимическомпроцессе, какиреагенты, нокконцуреакциимеждунимивозникаетпринципиальноеотличие: реагентыизменяютсвойхимическийсостав, превращаясьвпродукты, акатализаторвыделяетсявпервоначальномвиде.

Чащевсегоролькатализаторазаключаетсявувеличениискоростиреакции, хотянекоторыекатализаторынеускоряют, азамедляютпроцесс. Явлениеускоренияхимическихреакцийблагодаряприсутствиюкатализаторовноситназваниекатализа, азамедления– ингибирования.

Катализ–оченьважныйразделхимииихимическойтехнологии. Снекоторымикатализаторамивызнакомились, изучаяхимиюазотаисеры. Учительдемонстрируетопыт.

Еслиоткрытую, содержащуюконцентрированныйводныйраствораммиакаколбупоместитьпредварительнонагретуюплатиновуюпроволоку, тоонараскаляетсяидлительноевремянаходитсявсостояниикрасногокаления. Нооткудатогдаберетсяэнергия, поддерживающаявысокуютемпературуплатины? Всеобъясняетсяпросто. Вприсутствииплатиныаммиаквзаимодействуетскислородомвоздуха, реакцияявляетсясильноэкзотермической ( Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru Н Концентрацияреагирующихвеществ. - student2.ru –900 кДж):

4NH3(Г) + 5O2=4NO(Г)+6H2O(Г)

Покаидетреакция, инициированнаяплатиной, выделяющаясятеплотаподдерживаетвысокуютемпературукатализатора.

Наши рекомендации