Презентация по химии на тему: Факторы влияющие на скорость химических реакций

• 1 слайд

  Скорость химических реакций.
  Химическое равновесие.
  

• 2 слайд

  2
  План лекции:
  1. Понятие о скорости химической реакции
  2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  3. Химическое равновесие. Факторы, влияющие на смещение равновесие. Принцип Ле Шателье
  

• 3 слайд

  3
  Понятие о скорости химической реакции
  Реакции
  Гомогенные
  
  Реакции протекают
  в однородной среде
  
  N2 (газ) + 3H2 (газ) ↔ 2NH3
  
  NaOH(р-р) + HCl(р-р) → NaCl + H2O
  
  
  
  
  
  
  
  Гетерогенные
  
  Реакция идет между веществами,
  находящимися в разных
  агрегатных состояниях или
  между веществами, не
  способными образовывать
  гомогенную среду
  
  C (тв.) + O2(газ) → CO2
  
  Zn(тв.) + 2HCl(р-р) → ZnCl2 + H2↑
  
  
  
  

• 4 слайд

  4
  Скорость гомогенной реакции (υгомог.) определяется изменением количества вещества в единицу времени в единице объёма
  
  υгомог. =
  
  
  где Δ n – изменение числа молей одного из веществ, (моль);
  Δt – интервал времени (с, мин);
  V – объем газа или раствора (л)
  
  Понятие о скорости химической реакции
  Δ n
  Δt ∙V
  ΔC
  ΔC – изменение концентрации
  

• 5 слайд

  5
  Понятие о скорости химической реакции
  Скорость гомогенной реакции (υгомог.) определяется изменением концентрации одного из веществ в единицу времени
  υгомог.
  =
  ΔC
  Δt
  моль
  [
  ]
  
  л · с
  

• 6 слайд

  6
  Скорость гетерогенной реакции (υгетер.) определяется изменением количества вещества в единицу времени на единице поверхности соприкосновения веществ
  Понятие о скорости химической реакции
  υгетер.
  Δt ∙ S
  
  Δ n
  =
  где Δ n – изменение количества вещества (реагента или продукта), (моль);
  Δt – интервал времени (с, мин);
  S – площадь поверхности соприкосновения веществ (см2, м2)
  

• 7 слайд

  7
  Энергия активации Еакт - минимальный избыток энергии, который должна иметь частица (или пара частиц), чтобы произошло эффективное соударение
  Почему протекают химические реакции?
  

• 8 слайд

  8
  2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  Природа реагирующих веществ: их состав, строение => энергия активации
  
  ▪ чем меньше Еакт, тем больше υ;
  

• 9 слайд

  9
  Если Еакт < 40 кДж/моль,
  скорость такой реакции очень большая.
  FeCl3 + K4[Fe(CN)6] →
  Fe4[Fe(CN)6]3
  
  берлинская лазурь
  

• 10 слайд

  10
  Если Еакт > 120 кДж/моль,
  скорость таких реакций очень мала.
  4Fe + 2Н2О + ЗО2 = 2(Fe2O3 • Н2О)
  ржавление железа
  

• 11 слайд

  11
  Если Еакт имеют промежуточные значения
  (40 – 120 кДж/моль),
  то скорость таких реакций будет средней.
  бромная вода
  + С2Н4 →
  

• 12 слайд

  12
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  Якоб Хендрик Вант-Гофф
  
  1852 – 1911г.г.
  
  Голландский химик. Один из основателей физической химии и стереохимии.
  Предложил классификацию химических реакций.
  Установил, что повышении температуры на каждые 100С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
  
  
  

• 13 слайд

  13
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  2. Температура: при ↑ t на каждые 100 С, υ ↑ в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа)
  
  
  
  
  
  
  
  При ↑ t, ↑ количество активных частиц (с Еакт) и их активных соударений.
  

• 14 слайд

  14
  Дано:
  υt1 = 1 моль/л ∙ ч
  γ =3
  t1 = 00С
  t2 = 300С
  
  Найти: υt2
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  
  Задача 1.
  Скорость некоторой реакции при 00С равна 1 моль/л ∙ ч, температурный коэффициент реакции равен 3. Какой будет скорость данной реакции при 300С?
  
  Решение:
  
  υt2 = υt1 ∙ γ Δt/10
  
  υt2 =1∙330 - 0/10 = 33 = 27 моль/л∙ч
  
  Ответ: Скорость данной реакции при 300С будет равна 27 моль/л∙ч
  

• 15 слайд

  15
  3. Концентрация: чем ↑ С, тем чаще происходят соударения и υ ↑.
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  Закон действующих масс (з. д. м.):
  
  Скорость химической реакции (υх.р.) прямо пропорциональна
  произведению концентраций реагирующих веществ,
  взятых в степенях их коэффициентов в уравнении реакции
  

• 16 слайд

  16
  Для реакции mA + nB = C по закону действующих масс:
  
  υ = k ∙ СAm ∙ CBn
  
  где k – константа скорости;
  
  С – концентрация (моль/л)
  
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  * З.д.м. не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в твердом состоянии, т.к. они реагируют на поверхности и их концентрации обычно остаются постоянными.
  

• 17 слайд

  17
  Задача 2.
  
  Реакция идет по уравнению А +2В → С. Во сколько раз и как изменится скорость реакции, при увеличении концентрации вещества В в 3 раза?
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  Решение:
  А +2В → С
  По з.д.м. υ = k ∙ СA ∙ CB2
  Пусть СА = а, СВ = в, тогда
  υ1 = k ∙ а ∙ в2
  υ2 = k ∙ а ∙ 3в2
  υ1/ υ2 = а ∙ в2 / а ∙ 9в2 = 1/9
  Дано:
  ↑СВ в 3 раза
  Найти:
  Как измениться
  υх.р.
  
  Ответ: скорость реакции увеличится в 9 раз
  
  

• 18 слайд

  18
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  Для газообразных веществ υ х.р. зависит от давления
  (что аналогично изменению концентрации
  реагирующих веществ)
  Чем ↑ р, тем ↑ υ
  
  

• 19 слайд

  19
  Катализаторы – вещества, которые изменяют механизм реакции, уменьшают Еакт => υ ↑.
  
  
  ▪ Катализаторы остаются неизменными по окончании
  реакции
  
  ▪ Ферменты – биологические катализаторы, по природе
  белки
  
  ▪ Ингибиторы – вещества, которые ↓ υ
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  

• 20 слайд

  20
  Для гетерогенных реакций υ зависит:
  
  ▪ от состояния поверхности соприкосновения реагирующих веществ.
  Факторы, влияющие на скорость химической реакции
  р-р H2SO4
  1. Железный гвоздь
  2. Железные опилки
  H2SO4 + Fe = FeSO4 + Cu
  

• 21 слайд

  21
  Обратимые реакции
  
  при одних и тех же условиях протекают в противоположных направлениях (↔).
  
  N2 + 3H2 ↔ 2NH3
  
  3. Химическое равновесие. Факторы, влияющие на смещение равновесие. Принцип Ле Шателье
  
  Химические реакции
  по направлению их протекания
  Необратимые реакции
  
  протекают только в одном направлении (→)
  
  AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3
  
  
  

• 22 слайд

  22
  Химическое равновесие
  Состояние обратимой реакции, при котором
  
  υпр. = υ обр.
  
  называется химическим равновесием
  →
  ←
  

• 23 слайд

  23
  Анри Луи Ле Шателье
  1850 – 1936 г.г.
  
  Французский физико-химик.
  Член парижской Академии наук,
  почетный член Петербургской академии наук
  (с 1913г.) и Академии наук СССР (с 1926г.)
  
  В 1884 г. сформулировал принцип смещения
  равновесия, названный его именем.
  
  Химическое равновесие. Факторы, влияющие на смещение равновесие. Принцип Ле Шателье
  

• 24 слайд

  24
  Принцип Ле Шателье (1844 г.)
  
  Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить t, р, С), то равновесие сместится в ту сторону, которая ослабит это воздействие
  Химическое равновесие. Факторы, влияющие на смещение равновесие. Принцип Ле Шателье
  

• 25 слайд

  25
  Влияние концентрации на смещение химического равновесия
  Равновесие смещается
  
  при ↑ Среаг.в-в. →
  
  при ↑ Спрод .р-ции ←
  
  

• 26 слайд

  26
  Равновесие смещается
  
  при ↑ p (для газов) - в сторону уменьшения объема (V) газообразных веществ
  
  при ↓ р – в сторону увеличения V;
  
  
  * если реакция протекает без изменения числа молекул газообразных веществ, то давление не влияет на равновесие в данной системе
  Влияние давления на смещение химического равновесия
  

• 27 слайд

  27
  Равновесие смещается
  
  при ↑ t – в сторону эндотермической реакции (- Q)
  
  при ↓ t – в сторону экзотермической реакции (+ Q)
  Влияние температуры на смещение химического равновесия
  

• 28 слайд

  28
  Задача 3.
  
  Как надо изменить концентрации веществ, давление и температуру гомогенной системы PCl5 ↔ PCl3 + Cl2 – Q , чтобы сместить равновесие в сторону разложения PCl5 (→)
  
  
  Решение:
  ↑ С реаг. в-в (PCl5)
  ↓ С прод. р-ции (PCl3) и С (Cl2)
  ↓ р (реакция идет с увеличением V)
  ↑ t (реакция эндотермическая – Q )
  Химическое равновесие. Факторы, влияющие на смещение равновесие. Принцип Ле Шателье
  PCl5(тв.) ↔ PCl3(тв.) + Cl2(газ) – Q
  →
  1V
  

• 29 слайд

  29
  Задача 4.
  
  Как сместиться химическое равновесие реакции
  2СО + О2 ↔ 2СО2 + Q при
  а) повышении температуры;
  б) повышении давлении
  
  Ответ:
  
  2V 1V 2V
  Q - 2СО + О2 ↔ 2СО2 + Q
  
  а) ←
  б) →
  

• 30 слайд

  30
  Литература
  Основная
  
  1. Ерохин Ю.М. Химия, М, 2001, гл. 5
  
  2. Габриелян О.С., Лысова Г.Г. Химия, 11 класс, гл.3, § 11 - 14
  
  Дополнительная
  
  Егоров А.С. Химия, Пособие-репетитор, Феникс, 1999, раздел 4, § 4.3 – 4.4
  
  Компьютерное сопровождение подготовлено преподавателем химии Ростовцевой Л.В. (2010.)