Понятие о скорости химической реакции
Среднюю скорость реакции определяют как изменение концентраций (ΔС) одного из участников реакции во времени (∆τ): = ± ∆С / ∆τ; г/л∙с или моль/л∙с. Скорость химической реакции зависит от концентрации веществ, температуры и наличия катализатора. Химические реакции могут быть гомогенными и гетерогенными. В гомогенных реакциях и исходные, и полученные вещества находятся в одной и той же фазе; при этом исходные вещества взаимодействуют по всему объёму. Фазой называется однородная часть системы, ограниченная от других частей системы поверхностью раздела. В гетерогенных реакциях и исходные вещества, и продукты реакции находятся в разных фазах, а взаимодействие реагентовпроисходит по поверхности раздела фаз. 3.2. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действующих масс Гомогенные элементарные химические реакции подчиняются закону действующих масс. При постоянных температуре и объёме скорость реакции пропорциональна концентрациям реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам. Для элементарной, гомогенной реакции a A + b B ® e E + d D. Скорость выражается кинетическим уравнением = k СаА ∙ СbB. Здесь СА и СB – молярные концентрации реагирующих веществ (моль/л); a и b – стехиометрические коэффициенты; k – константа скорости. Величина константы скорости k зависит от природы реагирующих веществ, температуры и не зависит от концентрации реагирующих веществ. Константа скорости численно равна скорости реакции при концентрацииреагирующих веществ,равных единице. В кинетическом уравнении газовых реакций вместо концентраций можно использовать парциальные давления (давление, которое создают молекулыданного компонента газовой смеси).
Пример 1. Как изменится скорость реакции 2NO (г) + С12 (г) = 2NOCl (г), если при постоянной температуре: а) повысить концентрацию NO в 2 раза; б) повысить давление в системе в 2 раза? Решение. 1. Влияние концентрации на скорость реакции. Кинетическое уравнение дляданной реакции имеет вид: = k · . При повышении концентрации NО в 2 раза она станет 2CNO и кинетическое уравнение принимает вид 1 = k · , отсюда = 4. Следовательно, скорость химической реакции возросла в 4 раза. 2. Влияние давления на скорость реакции. Исходные вещества газообразны, поэтому,используя их парциальные давления, получаем следующее кинетическое уравнение: = k . При повышении давления в системе в 2 раза парциальное давление каждого компонента возрастает в 2 раза и становится равным 2 рNO и 2 . Следовательно, 2 = k · = 8 k · . Отсюда = 8. Химические реакции по механизму протекания условно делят на простые исложные. Простые реакции, протекающие в одну стадию, называют элементарными. Реакции, протекающие в несколько стадий, называют сложными. Кроме того, реакции подразделяют по признаку молекулярности и порядку реакции. Общий порядок реакции определяют как сумму показателей степеней при концентрациях в кинетическом уравнении. Число молекул, принимающих участие в химической реакции, определяет молекулярность реакции. Пример 2. Реакция 2 NO2 (г) + F2 (г) = 2 NO2F (г) протекает по стадиям: 1) NO2 (г) + NO2 (г) = N2O4 (г) (быстрая); 2) N2O4 (г) + F2 (г) = 2NO2F (г) (медленная). Какой стадией лимитируется процесс? Напишите кинетическое уравнение скорости реакции. Определите молекулярность, общий порядок реакции и порядок реакции по веществу F2. Решение. Наиболее медленной стадией является реакция 2. Именно она определяет общую скорость всего процесса. Поэтому кинетическое уравнение можно записать в виде = k2 · . Согласно этому уравнению сумма показателей степеней при концентрациях реагирующих веществ равна двум. Следовательно, сложная трехмолекулярная реакция 2NO2 (г) + F2 (г) = 2NO2F (г) является реакцией второго порядка. Порядок реакции по веществу F2 (г) равен 1, так как показатель степени при концентрации этого вещества ( ) в кинетическом уравненииравен 1.
Пример 3. Напишите кинетическое уравнение для гетерогенной реакции горения серы:S (к) + O2 (г) = SО2 (г).
Решение. Рассматриваемая реакция гетерогенная и протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому скорость реакциипри постоянной температуре будет зависеть не только от концентрации кислорода, но и от поверхности раздела фаз. Концентрация твердой фазы (сера) до полного ее исчезновения остается постоянной. В процессе взаимодействия изменяется только количество ее. Поэтому, скорость реакции рассчитывается на единицу поверхности твердой фазы и в кинетическое уравнение реакции входит только концентрация кислорода = k · .
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1422)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |