Презентация, доклад по химии на тему: Скорость химических реакций

– Великотопальской СОШ
Батынкова Г.А.

она зависит.
В ходе урока познакомимся с теорией вопроса по вышеназванной теме. На практике подтвердим некоторые наши теоретические предположения.

молекулами при протекании химических реакций?
Какими энергетическими процессами сопровождается химическая реакция?

Вспомни

электронной плотности между молекулами

Скорость химической реакции - это число элементарных актов
в единицу времени в единице объёма

реагирующих веществ уменьшается;
Концентрация продуктов увеличивается

Изменение концентрации
продукта

Скорость гомогенной химической
реакции - ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ реагента или продукта в единицу времени.

v - скорость реакции,
DC - изменение концентрации (в моль/л), а
Dt - интервал времени, в течение которого это изменение произошло (сек) => размерность у скорости реакции такая: "моль/л.сек".

данной реакции в выбранном интервале времени (ведь для большинства реакций скорость уменьшается по мере их протекания);
рассчитанная величина скорости будет зависеть от того, по какому веществу её определяют, а выбор последнего зависит от удобства и лёгкости измерения его количества.

Например, для реакции 2Н2 +О2 = 2Н2О:
v (по Н2) = 2v (по О2) = v (по Н2О)

растворе, согласно уравнению: А+В = С. Исходные концентрации: вещества А – 0,80 моль/л, вещества В – 1,00 моль/л. Через 20 минут концентрация вещества А снизилась до 0, 74 моль/л. Определите: а) среднюю скорость реакции за этот промежуток времени;
б) концентрацию вещества В через 20 мин.

веществ
Температура
Катализатор

взаимное влияние атомов в неорганических и органических веществах.
Величина энергии активации веществ – это фактор, посредством которого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции.

гранул цинка
во вторую пробирку с гранулами цинка прилейте уксусную кислоту.

Напиши уравнения химических реакций.

В какой пробирке реакция протекала быстрее? Почему?

пробирку добавьте кусочек мрамора
Растолките кусочек мела и высыпьте в вторую пробирку

Напишите уравнение реакции
Как зависит скорость реакции от площади поверхности твердого вещества?
Каким образом вы увеличили площадь поверхности твердого вещества?

реагентов (измельчение);
-повышению реакционной способности частиц на поверхности образующихся при измельчении микрокристаллов;
-непрерывному подводу реагентов и хорошему отводу продуктов с поверхности, где идёт реакция.
Фактор связан с гетерогенными реакциями, которые протекают на поверхности соприкосновения реагирующих веществ: газ - твердое вещество, газ - жидкость, жидкость - твердое вещество, жидкость - другая жидкость, твердое вещество - другое твердое вещество, при условии, что они не растворимы друг в друге.
Приведите примеры гетерогенных реакций.

добавьте объем воды, равный объёму кислоты и киньте несколько гранул цинка;
Во 2-ую – добавьте гранулы цинка без добавления воды.
Как влияет концентрация кислоты на скорость реакции?

Как влияет
концентрация
реагирующих веществ
на скорость
химической реакции?
Почему?

Гульдберг, и П Вааге и независимо от них в 1865 г. русский учёный Н.И. Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ:
скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции.
Этот закон ещё называют
законом действующих масс.

3. Концентрации реагирующих веществ.

Б = АБ
выражается следующим образом:
v = k[А][Б], где
V – скорость реакции;
K – константа скорости;
[А] и [Б] – концентрации веществ А и Б соответственно

2Н2 + О2 = 2Н2О
(подсказка: представь реакцию в следующем виде Н2 + Н2 + О2 = 2Н2О)
Напиши выражение закона действующих масс для реакции:
аА + bВ = С

V = k[Н2]2[О2]
Для реакции: аА + bВ = С

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов. Это определение относится к гомогенным реакциям. Если реакция гетерогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях), то в уравнение ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты, а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k.

равны единице.
Константа скорости k дает химикам возможность КОЛИЧЕСТВЕННО обсуждать вопросы, связанные с изучением скоростей реакций. Приведем пример.










Измеренные константы скоростей приведенных реакций позволяют уже не просто говорить о том, что реакция нейтрализации (H+ + OH-) протекает намного быстрее реакции разложения иона аммония. Можно рассуждать количественно: при 20оС реакция нейтрализации протекает в 6*109 раз быстрее, чем реакция распада иона аммония на аммиак и ион водорода.

Константа скорости

реакции с 3 л раствора вещества Б (1 моль/л). Какова начальная концентрация веществ А и Б в полученном растворе?
2. Оксид азота (II) NO окисляется кислородом О2 с образованием оксида азота (IV) NO2 (в газовой фазе). Кинетическое уравнение этой реакции соответствует полному химическому уравнению. Как изменится скорость реакции, если давление увеличить в два раза?
3. Реакция А + Б = В является бимолекулярной. Начальные концентрации веществ таковы: [А]н = 2,5 моль/л, [Б]н = 1,5 моль/л. Константа скорости реакции k = 0,8 л/моль.сек. Вычислите концентрацию вещества [А] и скорость реакции к моменту, когда концентрация вещества [Б] составит 0,5 моль/л.

добавьте несколько гранул цинка;
Одну пробирку нагрейте.
Вопрос. В какой из пробирок реакция пойдет быстрее? Почему? Как влияет температура на скорость реакции?

увеличивается в 2-4 раза. Число, показывающее, во сколько раз увеличится скорость, называется температурный коэффициент (Υ)
Подумай! Если температуру увеличить на 300 (Υ= 2), во сколько раз увеличится скорость реакции?

V2/ V1 = ΥΔt/10
Задача.
Определите, как изменится скорость некоторой реакции:
а) при повышении температуры от 10° до 50° С;
б) при понижении температуры от 10° – 0° С. Температурный коэффициент реакции равен 3.

газообразными веществами А и Б по уравнению: А + Б = В

Для того, чтобы молекулы А и Б прореагировали между собой, они должны сначала столкнуться. Причем столкновение должно быть достаточно энергичным. Энергия, запасенная в молекулах А и Б, должна быть больше какой-то определенной величины - иначе они просто отталкиваются друг от друга, не вступая в реакцию

Если же энергия столкновения достаточна, образуется продукт В

возрастает с повышением температуры газа. Кстати, тепло или холод мы воспринимаем именно как результат столкновений окружающих нас "быстрых" или "медленных" молекул атмосферы с нашей кожей.

Его величина выражается в кДж на моль А (или на моль Б). Этот барьер называется энергией активации реакции и обозначается символом Еа. Энергией активации Еа называется средняя избыточная энергия Е (по сравнению со средней энергией движения), которой должны обладать реагирующие частицы (атомы, молекулы), чтобы преодолеть энергетический барьер, разделяющий в химической реакции реагенты (исходное состояние) и продукты (конечное состояние).

ТУ ЖЕ реакцию при разных температурах. Если же сравнить между собой РАЗЛИЧНЫЕ химические реакции, протекающие в одинаковых условиях, то выясняется следующее.
Для каждой химической реакции характерно свое собственное значение Еа (не зависящее от температуры). В большинстве случаев энергия активации химических реакций между нейтральными молекулами составляет от 80 до 240 кДж/моль. Чем НИЖЕ активационный барьер Еа какой-либо химической реакции, тем БЫСТРЕЕ она идет в данных условиях, потому что большее число молекул А и Б способны преодолевать барьер в единицу времени.
Если в другой химической реакции активационный барьер ВЫШЕ, то такая реакция в тех же условиях идет МЕДЛЕННЕЕ. Если барьер очень высок, в системе вообще нет молекул, способных преодолеть активационный барьер и реакция не происходит.
Подумай! Какие реакции протекают мгновенно, так как их энергия активации равна нулю?

протекания химической реакции молекулы исходных веществ должны сначала преодолеть активационный барьер Еа. Таким образом, активационный барьер может являться препятствием для самопроизвольного протекания даже очень "выгодных" с энергетической точки зрения экзотермических реакций.
Например, если бы не было активационного барьера, реакция горения метана в кислороде начиналась бы сразу после соприкосновения метана с воздухом. В этом случае не только природный газ (в нем 95% метана), но и нефть, бензин, уголь, бумагу, одежду, мебель, деревянные постройки и все, что в принципе может гореть, пришлось бы тщательно изолировать от воздуха. К счастью, на пути самопроизвольного протекания этих экзотермических реакций стоит активационный барьер Еа.
Когда мы подносим горящую спичку к открытой конфорке газовой плиты, мы заставляем какую-то часть молекул метана и кислорода "перескочить" активационный барьер, не преодолимый при комнатной температуре. В дальнейшем энергия активации для взаимодействия все новых и новых молекул метана и кислорода черпается уже из тепла самой экзотермической реакции.

марганца(IV). Что вы наблюдаете? Чтобы определить газ, опустите в пробирку тлеющую лучинку.
Оксид марганца является катализатором реакции разложения перекиси водорода.
Подумай! 1.Почему стало возможно протекание данной реакции при комнатной температуре?
2. Почему тлеющая лучинка вспыхнула в пробирке? Что повлияло на скорость реакции горения?

Само это явление называется катализом.

Медленно протекающая реакция A + B → А…B → AB в присутствии катализатора идет с большей скоростью в две стадии:
А + К = АК;
АК + Б = АБ + К

В зависимости от того, находится ли катализатор в той же фазе, что и реагирующие вещества, или образует самостоятельную фазу, говорят о гомогенном или гетерогенном катализе. Механизм каталитического действия для них не одинаков, однако и в том и в другом случае происходит ускорение реакции за счет снижения энергии активации.

молекул в единицу времени;
Б) увеличивает скорость движения молекул;
В) увеличивает энергию активации реакции;
Г) уменьшает энергию активации реакции.

А2. Для какой реакции кинетическое уравнение имеет вид: V=k[О2]
А) S + O2 = SO2 Б) 2Н2 + О2 = 2Н2О
В) N2 + O2 = 2NO Г) 2СО + О2 = 2СО2

А3. Константа скорости химической реакции зависит от:
А) температуры и концентрации реагирующих веществ;
Б) концентрации и природы реагирующих веществ;
В) концентрации и площади соприкосновения реагирующих веществ;
Г) температуры и природы реагирующих веществ.

в три раза увеличивается в … раз. (Ответ запишите цифрами).

Б2. Для того, чтобы скорость реакции 2NO + O2 = 2NO2 возросла в 1000 раз, давление в системе нужно увеличить в … раз. (Ответ запишите цифрами).

Б3. При повышении температуры на 600 скорость химической реакции увеличилась в 64 раза. Следовательно, температурный коэффициент этой реакции равен … (Ответ запишите цифрами).

Б4. Две реакции протекают при 200 с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2, а второй – 4. Отношение скоростей этих реакций при 700 равно…(Ответ запишите цифрами).

реакции не зависит от объёма в гомогенной системе и от площади соприкосновения реагентов – в гетерогенной.
На пути всех частиц, вступающих в химическую реакцию, имеется энергетический барьер, равный энергии активации Eа.
Скорость реакции зависит от факторов:
-природа реагирующих веществ;
-температура;
-концентрация реагирующих веществ;
- действие катализаторов;
-поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях).

которого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции. Чем меньше энергия активации, тем больше эффективных соударений реагирующих частиц.
При увеличении температуры на 10º С общее число активных соударений увеличивается в 2-4 раза.
Чем больше концентрации реагентов, тем больше соударений реагирующих частиц, а среди них и эффективных соударений.
Катализатор изменяет механизм реакции и направляет её по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активации. Ингибитор замедляет ход реакции.
Гетерогенные реакции протекают на поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Нарушение правильной структуры кристаллической решётки приводит к тому, что частицы на поверхности образующихся микрокристаллов значительно реакционноспособнее, чем те же частицы на «гладкой» поверхности.