Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Содержание темы: Понятие о скорости химической реакции в гомогенной и гетерогенной системах. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действия масс. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации реакции. Уравнение Аррениуса. Скорость гетерогенных реакций.
Необходимые умения: писать математические выражения закона действия масс для гомогенных и гетерогенных реакций; производить вычисления на основе закона действия масс. Решать расчетные задачи на правило Вант-Гоффа, уметь рассчитывать энергию активации реакции по уравнению Аррениуса.
Скорость химической реакции измеряется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени на единицу объема (для гомогенной системы) или на единицу поверхности раздела фаз (для гетерогенной системы).
В случае гомогенного процесса, протекающего при постоянном объеме, скорость реакции может быть определена изменением концентрации какого либо из реагирующих веществ за единицу времени.
Для вещества, вступающего в реакцию, это определение может быть выражено уравнением:
u = -Δс/Δt, (1)
а для образующегося вещества:
u = Δс/Δt, (2)
где Δс - изменение концентрации вещества за время Δt.
Знаки в правой части этих уравнений различны, так как в ходе реакции концентрации исходных веществ убывают (Δс < 0), а образующихся продуктов - возрастают (Δс > 0).
Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры и от присутствия в системе катализаторов. Зависимость скорости реакции от концентраций определяется законом действия масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямопропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ.
Так для реакции типа: А + B «AB
закон действия масс выражается следующим уравнением:
u = k[A][B],
где [A] и [B] - концентрации вступающих в реакцию веществ моль/л, k - константа скорости реакции, зависящая от природы реагирующих веществ.
Для реакции типа: A + 2B «AB2 по закону действия масс можно записать:
υ= k[A][B]2, (3)
П р и м е р 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе: 2SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г),
если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы?
Решение: Обозначим концентрации реагирующих веществ:
[SO2] = a, [O2] = b, [SO3] = c.
Согласно закону действия масс скорости (υ) прямой и обратной реакции до изменения объема будут равны:
υпр1= ka2b; υобр1 = k1c2.
После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза:
[SO2] = 3a, [O2] = 3b; [SO3] = 3c.
При этих концентрациях скорости прямой (υпр) и обратной (υобр) реакции примут значения:
υпр2= k(3a)2(3b) = 27ka2b; υобр2 = k1(3c)2 = 9k1c2.
Откуда:
υпр2 / υпр1 = 27ka2b / ka2b = 27; υобр2 / υобр1 = 9k1c2 / k1c2.
Так как, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной - только в 9 раз, следовательно, равновесие системы сместилось в сторону образования SO3.
При гетерогенных реакциях концентрации веществ, находящихся в твердой фазе, обычно не изменяются в ходе реакции и поэтому не включаются в уравнение закона действия масс.
П р и м е р 2. Напишите выражения закона действия масс для реакций:
а) 2NO(г) + Cl2(г) = 2NOCl(г);
б) СaCO3(кр) = CaO(кр) + CO2(г).
Дата публикования: 2014-11-29; Прочитано: 630 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!