презентация на темуСкорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции

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? n - изменение количества вещества (моль); t– интервал времени (с, мин) На единице поверхности соприкосновения веществ S (для гетерогенной) В единице V (для гомогенной) - изменение молярной концентрации; 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. Решение:а) определение средней скорости реакции в растворе производится по формуле: б) определение количеств реагирующих веществ: А + В = СПо уравнению 1 моль 1 мольПо условию 0,06 моль 0,06 моль Количества прореагировавших веществ.Следовательно, С(В)2 = С(В)1 -  С = 1,00 -0,06=0,94моль/лОтвет: гомоген. = 0,003 моль/л С(В)2 = 0,94 моль/л Дано: С (А)1 = 0,80 моль/л С (В)1 = 1,00 моль/лС (А)2 = 0,74 моль/л = 20 минНайти.а) гомоген =?б) С (В)2 =? 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 10є 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.