Факторы, влияющие на скорость гомогенной и гетерогенной реакций. Катализ.
Submitted by Виктор Иванович Яковлев on Tue, 25/05/2010 - 18:52
Ход урока.
Организационный момент.
Здравствуйте, садитесь!
I.Контроль знаний.
1)Почему скоропортящиеся продукты хранят в холодильнике?
2)Как выражают скорость гомогенной реакции?
3)Какой формулой можно выразить скорость гетерогенной реакции?
4)Почему жидкий бензин и этанол горят спокойно (вспомните горение спирта в спиртовке), а пары этих веществ в смеси с воздухом взрываются?
5)Как называется наука о закономерностях протекания химических реакций во времени? (Химическая кинетика)
II.Изучение нового материала.
Скорость химической реакции зависит от многих факторов. Основными из них являются:
-природа реагирующих веществ (тх состав, строение);
-температура;
-концентрации реагирующих веществ;
-действие катализаторов;
-поверхность соприкосновения реагирующих веществ.
1.Природа реагирующих веществ.
Рассмотрим на примере взаимодействие активных металлов с водой.
Сущность реакций металлов с водой заключается в том, что атомы металлов отдают электроны, т.е. окисляются. Атомы калия обладают большим атомным радиусом, чем атомы натрия и поэтому отдают электроны гораздо энергичнее.
2Na + 2H2 O == 2NaOH + H2 ↑
2K+ 2H2O== 2KOH+H2↑ - реакция энергичнее
2.Температура
Вам известно, что при повышении температуры в большинстве случаев скорость химической реакции значительно увеличивается.
В прошлом веке голландский химик Я.Х. Вант-Гофф сформировал правило:
Повышение температуры на каждые 100 С приводит к увеличению скорости реакции в 2 - 4 раза (эту величину называют температурным коэффициентом реакции).
Математически эта зависимость выражается соотношением
Где t2 , t1 – скорость реакций при конечной t2 и начальной t1 температурах;
температурный коэффициент скорости реакции.
3.Концентрации реагирующих веществ.
Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в управлении реакции. (Закон действующих масс)
Основной закон химической кинетики.
2А +В == D
1= k1 CA CB1= k1 [A]2 [B]
CA CB– концентрации веществ А и В (моль/л)
k1 – коэффициент пропорциональности (константа скорости реакции)
Закон действующих масс не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в твердом состоянии, так как они реагируют на поверхности и их концентрации обычно являются постоянными.
Например С + О2 == СО2
Скорость реакции пропорциональна только концентрации кислорода.
Задача 1
Как изменится скорость химической реакции, если концентрацию каждого из исходных веществ увеличить в 2 раза в уравнении реакции
2H2 (Г) +О2 (Г) = 2Н2О(Г)
ν= k[ H2]2 [O2]
ν= k (2 [H2])2 2 [O2]
ν= k4 [H2]2 · 2 [O2]
ν= 8k [H2]2 [O2] - скорость увеличивается в 8 раз.
4.Действие катализаторов.
Можно увеличить скорость реакции, используя специальные вещества – их называют катализаторами (от пат. katalysis – разрушение)
Катализаторы – это вещества, участвующие в направление, но по окончании реакции остающиеся неизменными качественно и количественно.
Изменение скорости химической реакции или её направления с помощью катализатора называют катализом.
Различают два вида катализа.
Гомогенный катализ, при котором и катализатор и реагирующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии (фазе).
Например: 2SO2(Г) + О2(Г) 2SO3
2NO + O2 = 2NO2 NO2 + SO2 = SO3 +NO
Гетерогенный катализ, при котором катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах.
2H2 O2(Ж) 2Н2О(Ж) +О2(Г)
3Н2 + N2 2NH3
SO2 + O2 SO3
Как и в случае гомогенного катализа, при гетерогенном катализе реакция протекает через активные промежуточные соединения – активированные комплексы.
Сам катализатор не расходуется в результате реакции, но если на его поверхности адсорбируются другие вещества (их называют каталитическими ядами).
Очень эффективно работают биологические катализаторы – ферменты.
2H2 O2 2Н2О+О2 ↑
Вещества, которые замедляют скорость химической реакции называются – ингибиторами.
С помощью ингибиторов можно предотвратить нежелательные процессы.
Предотвращения преждевременной полимеризации соляную кислоту, чтобы была возможна её транспортировка в стальной таре.
III.Закрепление и применение знаний.
1) Как изменится скорость реакции 2Fe + 3CI2 = 2FeCI3, если концентрацию в системе увеличить в 5 раз?
2) Скорость химической реакции при 200 С равна 1 моль/лс. Вычислите скорость этой реакции при 600С, если температурный коэффициент равен 3.
3) Как объяснить, что для гидролиза сахарозы в лабораторных условиях её раствор подкисляют и затем кипятят, а в пищеварительном тракте гидролиз идет при температуре всего 36,60С, да ещё значительно быстрее?
4) Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при t0С от 500С до 1000С, если = 2?
