Тема 5. химическая кинетика

(СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ)

Таблица 4

Под скоростью химической реакции (Jх.р.) понимают изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

	J = ± DC/ Dt моль/л сек		- DС реагента ; + DС продукта D t D t

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Гомогенные Гетерогенные

в одной фазе в разных фазах

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА Jх.р.:

1.Концентрация (давление),С (р) –

ЗАКОН ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС (ЗДМ).

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов.

nA + mB ®qC

J = [A]ⁿ * [B]^m *k

[A] и [B] – концентрации веществ;

n и m – стехиометрические коэффициенты;

k – константа скорости химической реакции.

k = J, если [A] = [B] = 1моль/л

ЗДМ справедлив для газообразных веществ и жидких растворов.

2. Температура.

ПРАВИЛО ВАНТ-ГОФФА.

При повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции возрастает от 2 до 4 раз

t°2 – t°1

Jt₂ = Jt₁* g

g (2 – 4) раза на 10 °С.

Химическое равновесие

Таблица 5

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

НеобратимыеОбратимые

до конца (до завершения) ®в двух взаимнопро-

(®), если образуется: тивоположных нап-

а) осадок; равлениях ( )

б) газ;

в) слабый электролит.

Химическое равновесие – такое состояние системы, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции (J₁ = J₂), а концентрации всех веществ в системе становятся постоянными.

nA + mB « qC + pD

(1)

J J1 пр.

J1 = J2

J2 обр

. t

Константа равновесия (К.р.)

Гомогенная реакция Гетерогенная реакция

2 NO_(Г) +O_2(Г) « 2NO_2(Г) Ca CO_3(ТВ) « CaO_(ТВ) + CO_2(Г)

1. J₁ = J₂ (ЗДМ) 1. J₁ = J₂ (ЗДМ)

2. J₁ = [NO]² *[O₂]*k₁ 2. J₁ = k₁

3. J₂ = [NO₂]² *k₂ 3. J₂ = [СO₂] *k₂

4. [NO]² *[O₂] *k₁ = [NO₂]² *k₂ 4. k₁ = [СO₂] *k₂

5. т.к. k₁ и k₂ – const, то 5. т.к. k₁ и k₂ – const, то

6. k₁[NO₂]² 6. k₁[СO₂]

k₂ [NO]² *[O₂] k₂ 1

k₁k₁

k_{2 Р} k₂ ^р

7. [NO₂]² 7. К_Р = [CO₂]

_Р [NO]² *[O₂]

[C]^q *[D]^p для химической реакции (1)

_Р [A]ⁿ *[B]

Смещение химического равновесия.

Таблица 6

Принцип Ле Шателье: если изменить одно из условий (С,р,Т), при которых система находилась в состоянии равновесия, то, равновесие смещается в сторону той реакции, которая противодействует произведённому изменению.

1. Влияние концентрации:

3 H₂ + N₂ « 2 NH₃ 3 H₂ + N₂ « 2 NH₃

[H₂] ­ [H₂]¯

[N₂] ­ [N₂] ¯

[NH₃] ­ [NH₃] ¯

2. Влияние давления:

3 H₂ + N₂ « 2 NH₃

3 +1 = 4 моль 2 моль

р­ р¯

р­

р¯

3. Влияние температуры:

3 H₂ + N₂ « 2 NH₃ (- D Н _х.р.) Þ экзотермическая реакция

t°¯ t°­

t°­

t°¯

C исходная = С равновесная + С израсходованная к моменту равновесия

С равновесная = С исходная – С израсходованная к моменту равновесия

РЕШЕНИЕ ТИПОВОЙ ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ:

«ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА»

Задача № 1.

Равновесие гомогенной системы: 2 NO + O₂ « 2 NO₂, - установилось при следующих концентрациях веществ:

[NO]p. = 0,8 моль/л., [O₂]p.= 0,6 моль/л, [NO₂]p. = 0,4 моль/л Вычислите исходные концентрации NO и O₂.

Дано: 2 NO + O₂ « 2 NO₂

[NO]p. = 0,8 моль/л, Решение:

[O₂]p.= 0,6 моль/л, 1. C_исх. = С _равн. + С _{израсх к моменту равновесия}

[NO₂]p. = 0,4 моль/л 2. Определим сколько моль NO и О₂ израсхо-

[NO]исх. = ? довано к моменту равновесия.

[O₂]исх = ?

Согласно уравнению реакции:

2 моль NO вступает в химическую реакцию и образуется 2 моль NO₂

X моль NO - 0,4 моль NO₂

[NO] израсх. = 2 *0,4/2 = 0,4 моль

1 моль O₂ вступает в химическую реакцию и образуется 2 моль NO₂

Х моль О₂ – 0,4 моль NO₂

[O₂] израсх. = 0,4/2 =0,2 моль

3. [NO] исх. = 0,8 +0,4 =1,2 моль/л

[O₂] исх. = 0,6 + 0,2 = 0,8 моль/л

Ответ: [NO]исх. = 1,2 моль/л, [O₂] исх. = 0,8 моль/л