uzluga.ru
добавить свой файл
1


Тема урока «Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции»

  • Цель: выясним, что есть скорость химической реакции, и от каких факторов она зависит.

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


Обсудим следующие вопросы:

  • Зачем нужны знания о скорости химических реакций?

  • Какими примерами можно подтвердить то, что химические реакции протекают с различными скоростями?

  • Как определяют скорость механического движения? Какова единица измерения этой скорости?

  • Как определяют скорость химической реакции?

  • Какие условия необходимо создать, чтобы началась химическая реакция?



Скорость реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени.



Анализ таблицы, выводы:

  • по приведённым формулам можно рассчитать лишь некоторую среднюю скорость 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)



Задача на применение знаний по «Скорости химических реакций»

  • Химическая реакция протекает в 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.



Самопроверка.



Факторы, влияющие на скорость химической реакции

  • природа реагирующих веществ;

  • температура;

  • концентрация реагирующих веществ;

  • действие катализаторов;

  • поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях).



Теория столкновений. Основная идея её такова: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.

  • Выводы:

  • Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.

  • К реакции приводят лишь эффективные соударения, т.е. такие при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые». Но для этого частицы должны обладать достаточной энергией.

  • Минимальный избыток энергии (над средней энергией частиц в системе), необходимый для эффективного соударения частиц в системе), необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации Еа.



1. Природа реагирующих веществ.

  • Под природой реагирующих веществ понимают их состав, строение, взаимное влияние атомов в неорганических и органических веществах.

  • Величина энергии активации веществ – это фактор, посредством которого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции.



Задание на применение знаний

  • Объясните разную скорость взаимодействия цинка и магния с уксусной кислотой; цинка с соляной и уксусной кислотой.

  • Напишите соответствующие реакции (в протоколе).



2. Температура

  • При увеличении температуры на каждые 10° С общее число столкновений увеличивается только на ~ 1,6 %, а скорость реакции увеличивается в 2-4 раза (на 100-300%).

  • Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10° С, называют температурным коэффициентом.

  • Правило Вант-Гоффа математически выражается следующей формулой:

  • где –скорость реакции при температуре t2,

  • – скорость реакции при температуре t1,

  • – температурный коэффициент.



Задача на применение знаний:

  • 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.



Самопроверка

  • а) подставить данные задачи в формулу:

  • скорость реакции увеличится в 81 раз.

  • б)

  • Скорость реакции уменьшится в 3 раза.



3. Концентрации реагирующих веществ.

  • На основе большого экспериментального материала в 1867 г. норвежские учёные К. 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.



Математическое выражение закона действующих масс.

  • По закону действующих масс скорость реакции, уравнение которой А+В=С может быть вычислена по формуле:

  • v1= k1CACB,

  • а скорость реакции, уравнение которой А+2В=D, может быть вычислена по формуле:

  • v2= k2CACB.

  • В этих формулах: CA и CB – концентрации веществ А и В (моль/л), k1 и k2 – коэффициенты пропорциональности, называемые константами скоростей реакции. Эти формулы также называют кинетическими уравнениями.



Задача на применение знаний:

  • 1. Составьте кинетические уравнения для следующих реакций: А) H2+I2=2HI;

  • Б) 2 Fe + 3CI2= 2 FeCI3.

  • 2. Как изменится скорость реакции, имеющей кинетическое уравнение

  • v= kCA 2CB, если

  • А) концентрацию вещества А увеличить в 3 раза;

  • Б) концентрацию вещества А увеличить в 3 раза, а концентрацию В уменьшить в 3 раза?



Самопроверка.

  • Решение. Подставим соответствующие данные в кинетическое уравнение, сравним скорости реакций.

  • а)

  • скорость реакции увеличится в 9 раз.

  • б)

  • скорость реакции увеличится в 8 раз.



4. Действие катализатора

  • Обсуждение вопросов:

  • 1.Что такое катализатор и каталитические реакции?

  • 2. Приведите примеры известных вам каталитических реакций из органической и неорганической химии. Укажите названия веществ – катализаторов.

  • 3. Выскажите предположение о механизме действия катализаторов (на основе теории столкновений).

  • 4. Каково значение каталитических реакций?



5.Поверхность соприкосновения реагирующих веществ.

  • Скорость реакции увеличивается благодаря:

  • -увеличению площади поверхности соприкосновения 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.



Выводы по теме урока

  • Химические реакции протекают с различными скоростями. Величина скорости 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).



Выводы по теме урока

  • Величина энергии активации веществ – это фактор, посредством 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.