Химия. 11 класс. Урок - презентация по теме: "Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции".

ТЕМА УРОКА

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

ЦЕЛЬ

Выяснить, какие условия необходимо создать, чтобы началась химическая реакция;

научиться определять скорость химической реакции;

рассмотреть единицу измерения скорости химической реакции;

выяснить от каких факторов зависит скорость химических реакций.

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ПРОТЕКАЮТ С РАЗЛИЧНЫМИ СКОРОСТЯМИ

- Мгновенно ( при взрыве; в водных растворах, например, при смешивании растворов хлорида бария и сульфата натрия образуется сульфат бария в виде белого осадка);

• Быстро ( растворение цинка в соляной кислоте; горение магния);

- Медленно (образование ржавчины на железных предметах; окисление меди).

УСЛОВИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

Соприкосновение веществ

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Гетерогенные химические реакции

Гомогенные

химические

реакции

ГОМОГЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

- химические реакции, протекающие в однородной среде, например в растворе или газовой фазе, то взаимодействие реагирующих веществ происходит во всём объёме

ГЕТЕРОГЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Если реакция идет между веществами, находящихся в разных агрегатных состояниях или между веществами, неспособными образовывать гомогенную среду (между несмешивающимися жидкостями), то она происходит только на поверхности соприкосновения веществ .

СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ИЗМЕНЕНИЕМ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА В ЕДИНИЦУ ВРЕМЕНИ.

В единице V (для гомогенной)

На единице поверхности соприкосновения веществ S (для гетерогенной)

 n - изменение количества вещества (моль);

 t– интервал времени (с, мин)

- изменение молярной концентрации;

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);

Значение скорости реакции зависит от того, по какому веществу её определяют

Например, для реакции Н 2 +CI 2 = 2НCI

из 1 моль Н 2 образуется 2 моль НCI

скорость реакции увеличится в 2 раза ( по изменению концентрации HCI )

ЗАДАЧА НА ПРИМЕНЕНИЕ ЗНАНИЙ ПО «СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ»

Химическая реакция протекает в растворе, согласно уравнению: А+В = С. Исходные концентрация: вещества А – 0,80 моль/л. Через 20 минут концентрация вещества А снизилась до 0, 74 моль/л.

Определите:

среднюю скорость реакции за этот промежуток времени;

САМОПРОВЕРКА.

Дано:

С (А) 1 = 0,80 моль/л

С (А) 2 = 0,74 моль/л

= 20 мин

Найти.

гомоген =?

Решение:

а) определение средней скорости реакции в растворе производится по формуле:

Ответ: гомоген. = 0,003 моль/л

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

- природа реагирующих веществ;

- температура;

- концентрация реагирующих веществ;

- действие катализаторов;

- поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях).

Суть: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.

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 Е а.

ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЕЩЕСТВА, ПО КОТОРОМУ ОПРЕДЕЛЯЮТ СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ – ВНЕШНИЙ ФАКТОР

Суть: реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.

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 Е а.

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.

120 Гидролиз сахарозы, взаимодействие металлов с кислотами, натрия с водой и спиртами, этилена с бромной водой и др. Незначительная Разложение аммиака на водород и азот, гидрирование этилена, окисление оксида серы (IV) до оксида серы (VI), разложение иодоводорода на иод и водород и др." width="640"

Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ.

Энергия активации Е а , кДж/моль

Скорость реакции

Примеры реакций

Очень большая

40-120

Средняя

Реакции ионного обмена между электролитами, взаимодействие щелочных металлов с кислородом и галогенами и др.

120

Гидролиз сахарозы, взаимодействие металлов с кислотами, натрия с водой и спиртами, этилена с бромной водой и др.

Незначительная

Разложение аммиака на водород и азот, гидрирование этилена, окисление оксида серы (IV) до оксида серы (VI), разложение иодоводорода на иод и водород и др.

ЗАДАНИЕ НА ПРИМЕНЕНИЕ ЗНАНИЙ

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

Напишите соответствующие реакции

2. ТЕМПЕРАТУРА

При увеличении температуры на каждые 10° С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

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 t 2 ,

– скорость реакции при температуре t 1 ,

– температурный коэффициент.

ЗАДАЧА НА ПРИМЕНЕНИЕ ЗНАНИЙ:

Определите, как изменится скорость некоторой реакции:

при повышении температуры от 10° до 50° С;

Температурный коэффициент реакции равен 3.

САМОПРОВЕРКА

подставить данные задачи в формулу:

скорость реакции увеличится в 81 раз

3. КОНЦЕНТРАЦИЯ 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:

v 1 = k 1 C A C B ,

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

v 2 = k 2 C A C B .

В этих формулах: C A и C B – концентрации веществ А и В (моль/л), k 1 и k 2 – коэффициенты пропорциональности, называемые константами скоростей реакции . Эти формулы также называют кинетическими уравнениями.

ЗАДАЧА НА ПРИМЕНЕНИЕ ЗНАНИЙ:

1.Составьте кинетические уравнения для следующих реакций:

А) H 2 +I 2 =2HI;

Б) 2 Fe + 3CI 2 = 2 FeCI 3 .

2. Как изменится скорость реакции, имеющей кинетическое уравнение

2A + B = C,

если

концентрацию вещества А увеличить в 3 раза;

САМОПРОВЕРКА.

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

скорость реакции увеличится в 9 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 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.