План лекции 1.Химическая кинетика 2.Скорость химических реакций 3.Влияние концентрации на скорость химических реакций 4.Влияние температуры на скорость химических реакций 5.Влияние природы реагирующих веществ на скорость химических реакций 6. Влияние площади соприкосновения на скорость гетерогенных реакций 7. Влияние катализатора на скорость и путь химических реакций 8. Катализаторы в химическом производстве и в биологических объектах
Сущность химических реакций 1)Сущность химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и возникновению новых связей в продуктах реакции. 2)Общее число атомов каждого химического элемента до и после реакции остаётся постоянным. 3)Образование связей происходит с выделением энергии, а разрыв связей – с поглощением энергии.
Для гомогенных реакций Под скоростью химической реакции понимают изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени при неизменном объёме. c 2 – c 1 c t 2 – t 1 t с - изменение концентрации, моль/л t – изменение времени, с v = -= МОЛЬ Л * С
Концентрация реагирующих веществ Закон действующих масс (ЗДМ) : скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Для реакции: mА + nB = A m B n ЗДМ: v = k٠С А m ٠C B n k – константа скорости реакции: k = v, при с А = с в = 1 моль/л или при с А ٠ с в = 1 моль/л k – зависит от природы реагирующих веществ и от t
Температура Правило Вант-Гоффа: при изменении температуры на каждые 10 0 С скорость большинства реакций изменяется в 2 – 4 раза. t 2 – t 1 10 – температурный коэффициент, который показывает, во сколько раз изменяется скорость реакции при изменении t на 10 0 С v 2 = v 1 ٠
Физический смысл температурного коэффициента Если температурный коэффициент равен 3, это значит, что скорость реакции возрастает в 3 раза, при повышении температуры на 10 0 С. При увеличении температуры ещё на 10 0 С, скорость реакции возрастёт в 3 2 =9 раз.
Площадь соприкосновения реагирующих веществ Скорость гетерогенных реакций зависит от площади соприкосновения веществ. Гетерогенные реакции идут только на поверхности раздела реагирующих веществ. Скорость гетерогенной реакции выражается формулой: t * S V гетерог. = МОЛЬ м 2 * С
Влияние катализатора на путь химической реакции бутадиен-1,3 этилацетат ацетальдегид этилен диэтиловый эфир
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Скорость химических реакций Химическая кинетика изучает скорость и механизмы химических реакций
Гомогенные и гетерогенные системы Гетерогенные системы Фаза – совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых по составу и по всем физическим и химическим свойствам и отграниченных от других частей системы поверхностью раздела. Гомогенные системы состоят из одной фазы
Скорость химических реакций (для гомогенных систем) A + B = D + G C 0 = 0 ,5 моль/л C 1 = 5 моль/л t = 10 c
Скорость химических реакций (для гомогенных систем) A + B = D + G C 0 = 2 моль/л C 1 = 0,5 моль/л t = 10 c (для гетерогенных систем)
Факторы, от которых зависит скорость реакции Природа реагирующих веществ Концентрация веществ в системе Площадь поверхности (для гетерогенных систем) Температура Наличие катализаторов Опыт: влияние концентрации Опыт: щелочные металлы реагируют с водой Рубидий и цезий с водой
Влияние температуры Правило Вант-Гоффа При нагревании системы на 10 ˚С скорость реакции возрастает в 2-4 раза - температурный коэффициент Вант-Гоффа Якоб Вант-Гофф (1852-1911)
Катализ Йенс Якоб Берцелиус ввел термин « катализ » в 1835 г. Катализатор – вещество, изменяющее скорость реакции, участвует в промежуточных стадиях реакции, но не входит в состав продуктов реакции. 2SO 2 (г.) + O 2 (г.) 2SO 3 (г.) 2) SO 2 (г.) + NO 2 (г.) SO 3 (г.) + NO (г.) 1) 2 NO (г.) + O 2 (г.) 2NO 2 (г.) Вильгельм Оствальд 1909 г. – Нобелевская премия «в признание работ по катализу»
Механизм разложения пероксида водорода 2 H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (1) H 2 O 2 = H + + HO 2 - (2) HO 2 - + H 2 O 2 = H 2 O + O 2 + OH - (3) OH - + H + = H 2 O Посмотрите опыт «Разложение пероксида водорода» Перейти к теме «катализ»
Разложение H 2 O 2 в присутствии Fe 3+ H 2 O 2 = H + + HO 2 - HO 2 - + Fe 3+ = Fe 2+ + HO 2 HO 2 + Fe 3+ = Fe 2+ + O 2 + H + Fe 2+ + H 2 O 2 = Fe 3+ + OH + OH - OH + H 2 O 2 = H 2 O + HO 2 Fe 2+ + HO 2 = Fe 3+ + HO 2 - OH - + H + = H 2 O . . . . . . Сравните с механизмом без участия катализатора
17 белых верблюдов Кай Линдерстрём-Ланг (1896-1959) Притча о катализе + 1 черный верблюжонок 1/2 1/3 1/9 18 9 6 2 17 + 1 черный верблюжонок
Терминология Катализ, катализатор Ингибитор Промоторы Каталитические яды Гомогенный и гетерогенный катализ Ферменты
Особенности ферментативного катализа Высокая избирательность и специфичность катализатора Жесткие требования к условиям протекания реакций Классификация ферментов Оксиредуктазы Трансферазы Гидролазы Лиазы Изомеразы Лигазы (синтетазы)
Теперь к вопросам ЕГЭ!
A20-2008-1 На скорость химической реакции между раствором серной кислоты и железом не оказывает влияния 1) концентрация кислоты 2) измельчение железа 3) температура реакции 4) увеличение давления
A20-2008-2 Для увеличения скорости химической реакции Mg (тв.) + 2 H + = Mg 2+ + H 2 (г.) необходимо 1) добавить несколько кусочков магния 2) увеличить концентрацию ионов водорода 3) уменьшить температуру 4) увеличить концентрацию ионов магния
A20-2008-3 C наибольшей скоростью при обычных условиях протекает реакция 1) 2 Ba + O 2 = 2BaO 2) Ba 2+ + CO 3 2- = BaCO 3 ↓ 3) Ba + 2H + = Ba 2+ + H 2 4) Ba + S = BaS
A20-2008-4 Для увеличения скорости реакции 2CO + O 2 = 2CO 2 + Q необходимо 1) увеличить концентрацию CO 2) уменьшить концентрацию О 2 3) понизить давление 4) понизить температуру
A20-2008- 5 Для увеличения скорости реакции Zn (тв.) + 2 H + = Zn 2+ + H 2 (г.) необходимо 1) уменьшить концентрацию ионов цинка 2) увеличить концентрацию ионов водорода 3) уменьшить температуру 4) увеличить концентрацию ионов цинка
1) Zn + HCl (5%p-p) 2) Zn + HCl (10%p-p) 3) Zn + HCl (20%p-p) 4) NaOH (5% p-p) + HCl (5% p-p) С наибольшей скоростью при обычных условиях протекает реакция
Cлайд 1
Cлайд 2
КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ ПО ПРИЗНАКУ ФАЗНОСТИ (АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ) ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ГОМОГЕННЫЕ ГЕТЕРОГЕННЫЕ (реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одной фазе) 2SO2(г) +O2(г)=2SO3(г) HCl(ж)+NaOH(ж)=NaCl(ж)+H2O Особенность: протекают во всём объёме реакционной смеси (реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных фазах) S(тв)+O2(г)=SO2(г) Zn(тв)+2HCl(ж)=ZnCl2(ж)+H2(г) Особенность: протекают на поверхности раздела фаз
Cлайд 3
СКОРОСТИ РЕАКЦИЙ Скорость гомогенной реакции Скорость гетерогенной реакции А (г) +В (г) = С (г) ∆V = V2-V1 ∆ t = t2-t1 V (гом) = ∆V /(∆ t * V) С = V / V (моль/л) V (гом) = ± ∆С/ ∆ t (моль/л*с) V (гет) = ± ∆V /(S*∆ t) (моль/м^2*с)
Cлайд 4
Факторы влияющие на скорость химической реакции Концентрация А+B=C+D V=k[A]*[B] Природа реагирующих веществ Площадь поверхности соприкосновения температура катализатор
Cлайд 5
Задача 1 В некоторый момент времени концентрация хлора в сосуде, в котором протекает реакция H2+Cl2=2HCl , была равна 0.06 моль/л. Через 5 сек. Концентрация хлора составила 0.02 моль/л. Чему равна средняя скорость данной реакции в указанный промежуток времени? Дано С1(Cl2)=0.06 моль/л С2(Сl2)=0.02 моль/л ∆ t = 5 сек V=? Решение H2+Cl2=2HCl V= -(C2 – C1)/ ∆ t = (0.02-0.06)/5 = = 0.008 (моль/л*с) Ответ: V = 0.008 (моль/л*с)
Cлайд 6
Задача 2 Как изменится скорость, протекающей в водном растворе, реакции FeCl3+3KCNS=Fe(CNS)3+3KCl при разбавлении реагирующей смеси водой в два раза Дано С(ионов) < 2 раза V2/V1=? Решение Fe(3+) + 3CNS(-) = Fe(CNS)3 V =k*^3 пусть до разбавления: х = Y = ^3 В результате разбавления концентрация ионов уменьшается: x/2 = y/2 = V2/V1 = k*(x/2)*(y/2)^3 = 16 Ответ: V2/V1 = 16 ^3 – в степени 3
Cлайд 7
Задача 3 Как изменится скорость реакции при повышении температуры от 55 до 100 ‘С, если температурный коэффициент скорости этой реакции равен 2.5 ? Дано γ =2.5 t1= 55 ‘ t2 = 100 ’ Vt2/Vt1=? Решение = 2.5*((100-55)/10) = =25^4.5 = (5/2)^9/9= 43.7 Ответ: скорость реакции увеличивается в 43.7 раза
Cлайд 8
Задача 4 При повышении температуры на 30 ‘С, скорость некоторой реакции увеличивается в 64 раза. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции? Дано Vt2/Vt1=64 t2 = 30 ’ γ =? Решение = γ^3 64 = γ^3 γ = 4 Ответ: температурный коэффициент скорости реакции равен 4.
Cлайд 9
Тест: закрепление знаний 1. Для уменьшения скорости реакции необходимо: а) увеличить концентрацию реагирующих веществ б) ввести в систему катализатор в) повысить температуру г) понизить температуру 2. С наибольшей скоростью протекает реакция: а) нейтрализации б) горение серы в воздухе в) растворение магния в кислоте г) восстановление оксида меди водородом 3. Укажите гомогенную реакцию. а) CaO+H2O=Ca(OH)2 б) S+O2=SO2 в) 2CO+O2=2CO2 г) MgCO3 MgO+CO2 4. Укажите гетерогенную реакцию. а) 2CO+O2=2CO2 б) H2+Cl2=2HCl в) 2SO2+O2=2SO2 (кат V2O5) г) N2O+H2=N2+H2O 5. Отметьте, какая реакция является одновременно гомогенной и каталитической. а) 2SO2+O2=2SO3 (кат NO2) б) CaO+CO2=CaCO3 в) H2+Cl2=2HCl г) N2+3H2=2NH3 (кат Fe)
Cлайд 10
Тест: закрепление знаний 6. Укажите, как изменится скорость бимолекулярной газовой реакции 2NO2=N2O4 при увеличении концентрации NO2 в три раза. а) увеличится в 3 раза б) уменьшится в 6 раз в) увеличится в 9 раз г) увеличится в 6 раз 7. Укажите какому процессу соответствует выражение закона действующих масс для скорости химической реакции V=k^x. а) S+O2=SO2 б) 2H2+O2=2H2O в) 2CO+O2=2CO2 г) N2+O2=2NO 8. Отметьте, скорость какого процесса не изменится, если увеличить давление в реакционном сосуде (t без изменения). а) 2NO+O2=2NO2 б) H2+Cl2=2HCl в) CaO+H2O=Ca(OH)2 г) N2O4=2NO2 9. Рассчитайте, чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 40’С её скорость уменьшилась в 81 раз.
Таблица Менделеева уже снится Вам в страшных снах? А уравнения реакций образовали в голове не чистые растворы, а абсолютный хаос? Не стоит раньше времени беспокоиться! Химия - наука непростая и точная, требует внимания для ее понимания, а в учебниках часто пишут непонятными текстами, которые все усложняют. На помощь Вам придут презентации по химии - информативные, структурированные и простые. Вы не просто будете знать все формы, которые может принимать вода, но и сможете увидеть их и точно запомнить. Отныне формулы и уравнения будут для вас понятными, а решения задач не будет создавать проблем. Кроме того, яркой презентацией Вы легко поразите одноклассников и учителя, что позволит Вам получить наивысшие баллы на уроке. Ваши знания по химии будут блестящими, и презентации по химии, которые можно скачать бесплатно на нашем ресурсе, станут ювелирами в огранке Ваших знаний.
Прекрасными компаньонами в изучении естественных дисциплин станут также презентации по биологии: связь этих смежных великих наук трудно проигнорировать.