Уравнение реакции скорость которой не изменяется с увеличением давления имеет вид c2h4 c2h2 h2 (8 видео)

Химическая кинетика. Скорость химических реакций

Темы кодификатора ЕГЭ: Скорость реакции. Ее зависимость от разных факторов.

Скорость химической реакции показывает, как быстро происходит та или иная реакция. Взаимодействие происходит при столкновении частиц в пространстве. При этом реакция происходит не при каждом столкновении, а только когда частица обладают соответствующей энергией.

Скорость реакции – количество элементарных соударений взаимодействующих частиц, заканчивающихся химическим превращением, за единицу времени.

Определение скорости химической реакции связано с условиями ее проведения. Если реакция гомогенная – т.е. продукты и реагенты находятся в одной фазе – то скорость химической реакции определяется, как изменение концентрации вещества в единицу времени:

υ = ΔC / Δt

Если реагенты, или продукты находятся в разных фазах, и столкновение частиц происходит только на границе раздела фаз, то реакция называется гетерогенной, и скорость ее определяется изменением количества вещества в единицу времени на единицу реакционной поверхности:

υ = Δν / (S·Δt)

Содержание

Факторы, влияющие на скорость химической реакции
1. Температура
2. Концентрация
3. Давление
4. Катализатор
5. Площадь соприкосновения реагирующих веществ
6. Природа реагирующих веществ
Определение направления смещения равновесия в системе | Принцип Ле Шателье
Уравнение реакции скорость которой не изменяется с увеличением давления имеет вид c2h4 c2h2 h2
🔥 Видео

Видео:259. Как изменится скорость хим реакции, если увеличить давлениеСкачать

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Видео:Влияние концентрации на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

1. Температура

Самый простой способ изменить скорость реакции – изменить температуру . Как вам, должно быть, известно из курса физики, температура – это мера средней кинетической энергии движения частиц вещества. Если мы повышаем температуру, то частицы любого вещества начинают двигаться быстрее, а следовательно, сталкиваться чаще.

Однако при повышении температуры скорость химических реакций увеличивается в основном благодаря тому, что увеличивается число эффективных соударений. При повышении температуры резко увеличивается число активных частиц, которые могут преодолеть энергетический барьер реакции. Если понижаем температуру – частицы начинают двигаться медленнее, число активных частиц уменьшается, и количество эффективных соударений в секунду уменьшается. Таким образом, при повышении температуры скорость химической реакции повышается, а при понижении температуры — уменьшается .

Обратите внимание! Это правило работает одинаково для всех химических реакций (в том числе для экзотермических и эндотермических). Скорость реакции не зависит от теплового эффекта. Скорость экзотермических реакций при повышении температуры возрастает, а при понижении температуры – уменьшается. Скорость эндотермических реакций также возрастает при повышении температуры, и уменьшается при понижении температуры.

Более того, еще в XIX веке голландский физик Вант-Гофф экспериментально установил, что скорость большинства реакций примерно одинаково изменяется (примерно в 2-4 раза) при изменении температуры на 10 о С.

Правило Вант-Гоффа звучит так: повышение температуры на 10 о С приводит к увеличению скорости химической реакции в 2-4 раза (эту величину называют температурный коэффициент скорости химической реакции γ).

Точное значение температурного коэффициента определяется для каждой реакции.

здесь v₂ — скорость реакции при температуре T₂,

v₁ — скорость реакции при температуре T₁,

γ — температурный коэффициент скорости реакции, коэффициент Вант-Гоффа.

В некоторых ситуациях повысить скорость реакции с помощью температуры не всегда удается, т.к. некоторые вещества разлагаются при повышении температуры, некоторые вещества или растворители испаряются при повышенной температуре, т.е. нарушаются условия проведения процесса.

Видео:Скорость химической реакцииСкачать

2. Концентрация

Также изменить число эффективных соударений можно, изменив концентрацию реагирующих веществ . Понятие концентрации, как правило, используется для газов и жидкостей, т.к. в газах и жидкостях частицы быстро двигаются и активно перемешиваются. Чем больше концентрация реагирующих веществ (жидкостей, газов), тем больше число эффективных соударений, и тем выше скорость химической реакции.

На основании большого числа экспериментов в 1867 году в работах норвежских ученых П. Гульденберга и П. Вааге и, независимо от них, в 1865 году русским ученым Н.И. Бекетовым был выведен основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ:

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их коэффициентам в уравнении химической реакции.

Для химической реакции вида: aA + bB = cC + dD закон действующих масс записывается так:

здесь v — скорость химической реакции,

C_A и C_B — концентрации веществ А и В, соответственно, моль/л

k – коэффициент пропорциональности, константа скорости реакции.

Например , для реакции образования аммиака:

закон действующих масс выглядит так:

Константа скорости реакции k показывает, с какой скоростью будут реагировать вещества, если их концентрации равны 1 моль/л, или их произведение равно 1. Константа скорости химической реакции зависит от температуры и не зависит от концентрации реагирующих веществ.

В законе действующих масс не учитываются концентрации твердых веществ, т.к. они реагируют, как правило, на поверхности, и количество реагирующих частиц на единицу поверхности при этом не меняется.

В большинстве случаев химическая реакция состоит из нескольких простых этапов, в таком случае уравнение химической реакции показывает лишь суммарное или итоговое уравнение происходящих процессов. При этом скорость химической реакции сложным образом зависит (или не зависит) от концентрации реагирующих веществ, полупродуктов или катализатора, поэтому точная форма кинетического уравнения определяется экспериментально, или на основании анализа предполагаемого механизма реакции. Как правило, скорость сложной химической реакции определяется скоростью его самого медленного этапа (лимитирующей стадии).

Видео:Скорость реакции. Химия – ПростоСкачать

3. Давление

Концентрация газов напрямую зависит от давления . При повышении давления повышается концентрация газов. Математическое выражение этой зависимости (для идеального газа) — уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV = νRT

Таким образом, если среди реагентов есть газообразное вещество, то при повышении давления скорость химической реакции увеличивается, при понижении давления — уменьшается .

Например. Как изменится скорость реакции сплавления извести с оксидом кремния:

при повышении давления?

Правильным ответом будет – никак, т.к. среди реагентов нет газов, а карбонат кальция – твердая соль, нерастворимая в воде, оксид кремния – твердое вещество. Газом будет продукт – углекислый газ. Но продукты не влияют на скорость прямой реакции.

Видео:Задачи на скорость реакции в зависимости от концентрации реагентовСкачать

4. Катализатор

Еще один способ увеличить скорость химической реакции – направить ее по другому пути, заменив прямое взаимодействие, например, веществ А и В серией последовательных реакций с третьим веществом К, которые требуют гораздо меньших затрат энергии (имеют более низкий активационный энергетический барьер) и протекают при данных условиях быстрее, чем прямая реакция. Это третье вещество называют катализатором .

Катализаторы – это химические вещества, участвующие в химической реакции, изменяющие ее скорость и направление, но не расходующиеся в ходе реакции (по окончании реакции не изменяющиеся ни по количеству, ни по составу). Примерный механизм работы катализатора для реакции вида А + В можно представить так:

A + K = AK

AK + B = AB + K

Процесс изменения скорости реакции при взаимодействии с катализатором называют катализом. Катализаторы широко применяют в промышленности, когда необходимо увеличить скорость реакции, либо направить ее по определенному пути.

По фазовому состоянию катализатора различают гомогенный и гетерогенный катализ.

Гомогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе (газ, раствор). Типичные гомогенные катализаторы – кислоты и основания. органические амины и др.

Гетерогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах. Как правило, гетерогенные катализаторы – твердые вещества. Т.к. взаимодействие в таких катализаторах идет только на поверхности вещества, важным требованием для катализаторов является большая площадь поверхности. Гетерогенные катализаторы отличает высокая пористость, которая увеличивает площадь поверхности катализатора. Так, суммарная площадь поверхности некоторых катализаторов иногда достигает 500 квадратных метров на 1 г катализатора. Большая площадь и пористость обеспечивают эффективное взаимодействие с реагентами. К гетерогенным катализаторам относятся металлы, цеолиты — кристаллические минералы группы алюмосиликатов (соединений кремния и алюминия), и другие.

Пример гетерогенного катализа – синтез аммиака:

В качестве катализатора используется пористое железо с примесями Al₂O₃ и K₂O.

Сам катализатор не расходуется в ходе химической реакции, но на поверхности катализатора накапливаются другие вещества, связывающие активные центры катализатора и блокирующие его работу (каталитические яды). Их необходимо регулярно удалять, путем регенерации катализатора.

В биохимических реакция очень эффективными оказываются катализаторы – ферменты. Ферментативные катализаторы действуют эффективно и избирательно, с избирательностью 100%. К сожалению, ферменты очень чувствительны к повышению температуры, кислотности среды и другим факторам, поэтому есть ряд ограничений для реализации в промышленных масштабах процессов с ферментативным катализом.

Катализаторы не стоит путать с инициаторами процесса и ингибиторами.

Например , для инициирования радикальной реакции хлорирования метана необходимо облучение ультрафиолетом. Это не катализатор. Некоторые радикальные реакции инициируются пероксидными радикалами. Это также не катализаторы.

Ингибиторы – это вещества, которые замедляют химическую реакцию. Ингибиторы могут расходоваться и участвовать в химической реакции. При этом ингибиторы не являются катализаторами наоборот. Обратный катализ в принципе невозможен – реакция в любом случае будет пытаться идти по наиболее быстрому пути.

Видео:257. Как изменится скорость хим реакции, если увеличить концентрацию одного из реагирующих веществСкачать

5. Площадь соприкосновения реагирующих веществ

Для гетерогенных реакций одним из способов увеличить число эффективных соударений является увеличение площади реакционной поверхности . Чем больше площадь поверхности контакта реагирующих фаз, тем больше скорость гетерогенной химической реакции. Порошковый цинк гораздо быстрее растворяется в кислоте, чем гранулированный цинк такой же массы.

В промышленности для увеличения площади контактирующей поверхности реагирующих веществ используют метод «кипящего слоя».

Например , при производстве серной кислоты методом «кипящего слоя» производят обжиг колчедана.

Видео:Скорость химической реакции. Практическая часть. 10 класс.Скачать

6. Природа реагирующих веществ

На скорость химических реакций при прочих равных условиях также оказывают влияние химические свойства, т.е. природа реагирующих веществ.

Менее активные вещества будут имеют более высокий активационный барьер, и вступают в реакции медленнее, чем более активные вещества.

Более активные вещества имеют более низкую энергию активации, и значительно легче и чаще вступают в химические реакции.

Более стабильные вещества — это, например, те вещества, которые окружают нас в быту, либо существуют в природе.

Например , хлорид натрия NaCl (поваренная соль), или воды H₂O, или металлическое железо Fe.

Более активные вещества мы можем встретить в быту и природе сравнительно редко.

Например , оксид натрия Na₂O или сам натрий Na в быту и в природе не не встречаем, т.к. они активно реагируют с водой.

При небольших значениях энергии активации (менее 40 кДж/моль) реакция проходит очень быстро и легко. Значительная часть столкновений между частицами заканчивается химическим превращением. Например, реакции ионного обмена происходят при обычных условиях очень быстро.

При высоких значениях энергии активации (более 120 кДж/моль) лишь незначительное число столкновений заканчивается химическим превращением. Скорость таких реакций пренебрежимо мала. Например, азот с кислородом практически не взаимодействует при нормальных условиях.

При средних значениях энергии активации (от 40 до 120 кДж/моль) скорость реакции будет средней. Такие реакции также идут при обычных условиях, но не очень быстро, так, что их можно наблюдать невооруженным глазом. К таким реакциям относятся взаимодействие натрия с водой, взаимодействие железа с соляной кислотой и др.

Вещества, стабильные при нормальных условиях, как правило, имеют высокие значения энергии активации.

Видео:Влияние температуры на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

Определение направления смещения равновесия в системе | Принцип Ле Шателье

Задача 383.
Какие воздействия на систему 4HCl_(г) + O_2(г) ⇔ 2Cl_2(г) + 2H₂O_(г) приведут к смещению равновесия влево: а) увеличение концентрации О₂; б) увеличение концентрации Cl₂; в) повышение давления; г) возрастание объема реакционного сосуда?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

а) Увеличение концентрации О₂ приведет к смещению равновесия системы, согласно принципу Ле Шателье, вправо, в сторону расходования кислорода при реакции.

б) Увеличение концентрации Cl₂ приведет к смещению равновесия системы, согласно принципу Ле Шателье, влево, в сторону уменьшения хлора при реакции.

в) Повышение давления в системе приведёт смещение равновесия, согласно принципу Ле Шателье, вправо, в сторону реакции, идущей с уменьшением числа молей газообразных веществ.

г) При возрастании объёма реакционного сосуда, соответственно, уменьшится давление в системе, поэтому смещение равновесия, согласно принципу Ле Шателье, произойдёт в сторону реакции, идущей с увеличением числа молей газообразных веществ, т.е. влево.

Таким образом, в данной системе увеличение концентрации Cl₂ в 2 раза и возрастание объёма реакционного сосуда приведут смещение равновесия влево.

Ответ: б): г).

Задача 384.
В каком направлении сместится равновесие в системе: 4Fe_(к) + 3O_2(г) ⇔ 2Fe₂O_3(к) при увеличении давления: а) в сторону прямой реакции; б) в сторону обратной реакции; в) не сместится?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Из уравнения реакции следует, что данная реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей реагирующих веществ, так и числа молей газообразных веществ, поэтому при увеличении давления в системе, согласно принципу Ле Шателье, равновесие сместится вправо, в сторону уменьшения числа молей газообразных веществ.

Ответ: а).

Задача 385.
Какими воздействиями на систему А_(г) + В_(г) ⇔ АВ_(Г) можно увеличить равновесную концентрацию продукта
реакции АВ, если реакции отрицательно: а) введением в систему катализатора; б) повышением температуры; в) понижением температуры; г) введением в реакционный сосуд дополнительного количества вещества В?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

а) Катализаторы – вещества, которые одновременно увеличивают скорости как прямой, так и обратной реакций, поэтому при введении в систему катализатора равновесные концентрации реагирующих веществ не изменятся.

б) Данная реакция экзотермическая

в) При понижении температуры в системе, согласно принципу Ле Шателье, равновесие сместится вправо, в сторону экзотермической реакции. Поэтому концентрация вещества АВ повысится.

г) При введении в систему дополнительного количества вещества В, согласно принципу Ле Шателье, равновесие сместится вправо, в сторону уменьшения концентрации вещества В, поэтому увеличится количество образующегося вещества АВ.

Ответ: в(; г).

Задача 386.
Для некоторой реакции 0, т.е. К > 1.

Отрицательное значение означает, что прямая реакция может самопроизвольно протекать при стандартных условиях (Т = 298 К и Р = 101,325 Па), поэтому в равновесной смеси преобладают продукты реакции.

Ответ: а); г).

Задача 387.
Для некоторой самопроизвольно протекающей реакции

Видео:Задачи по химии. Скорость реакции 7Скачать

Уравнение реакции скорость которой не изменяется с увеличением давления имеет вид c2h4 c2h2 h2

FOR-DLE.ru — Всё для твоего DLE 😉
Привет, я Стас ! Я занимаюсь так называемой «вёрсткой» шаблонов под DataLife Engine.

На своем сайте я выкладываю уникальные, адаптивные, и качественные шаблоны. Все шаблоны проверяются на всех самых популярных браузерх.
Раньше я занимался простой вёрсткой одностраничных, новостных и т.п. шаблонов на HTML, Bootstrap. Однажды увидев сайты на DLE решил склеить пару шаблонов и выложить их в интернет. В итоге эта парочка шаблонов набрала неплохую популярность и хорошие отзывы, и я решил создать отдельный проект.
Кроме шаблонов я так же буду выкладывать полезную информацию для DataLife Engin и «статейки» для веб мастеров. Так же данный проект будет очень полезен для новичков и для тех, кто хочет правильно содержать свой сайт на DataLife Engine. Надеюсь моя работа вам понравится и вы поддержите этот проект. Как легко и удобно следить за обновлениями на сайте?
Достаточно просто зарегистрироваться на сайте, и уведомления о каждой новой публикации будут приходить на вашу электронную почту!

Задание 1
Приведите примеры обратимых и необратимых реакций, с которыми вы сталкиваетесь в жизни.
Обратимые реакции: фотосинтез.
Необратимые реакции: горение природного газа (древесины), гниение продуктов питания, коррозия металлов, гашение соды уксусом, образование чёрного налёта на серебрянных изделиях.

Задание 2
Определите по рисунку 80а, выделяется или поглощается теплота в реакции 2NO₂ ⟶ N₂O₄
Выделяется теплота.

Задание 3
Как можно увеличить выход продуктов в промышленно важных реакциях:
а) C₂H₄ (г) + H₂O (г) ⇄ C₂H₅OH (г) + Q;
— увеличить концентрацию одного из исходных веществ (например, водяного пара) или уменьшить концентрацию продукта реакции (т. е. вывести его из сферы реакции);
— уменьшить температуру, т.к. прямая реакция экзотермическая, которая протекает с выделением энергии и ослабляется внешним воздействием ― охлаждением;
— увеличить давление, т.к. в прямой реакции число молекул газообразных веществ уменьшается (с 2 до 1), то есть снижается давление в системе, следовательно, увеличе ние давления будет смещать равновесие в сторону уменьшения числа молекул газов.
б) C₂H₆ (г) ⇄ C₂H₄ (г) + H₂ (г) – Q;
— увеличить концентрацию исходного вещества или уменьшить концентрацию продукта реакции (т. е. вывести его из сферы реакции);
— увеличить температуру, т.к. прямая реакция эндотермическая, которая протекает с поглощением энергии и ослабляется внешним воздействием ― нагреванием;
— уменьшить давление, т.к. в прямой реакции число молекул газообразных веществ увеличивается (с 1 до 2), то есть увеличивается давление в системе, следовательно, уменьшение давления будет смещать равновесие в сторону увеличения числа молекул газов.
в) 2SO₂ (г) + O₂ (г) ⇄ 2SO₃ (г) + Q;
— увеличить концентрацию одного из исходных веществ (например, оксида серы (IV)) или уменьшить концентрацию продукта реакции (т. е. вывести его из сферы реакции);
— уменьшить температуру, т.к. прямая реакция экзотермическая, которая протекает с выделением энергии и ослабляется внешним воздействием ― охлаждением;
— увеличить давление, т.к. в прямой реакции число молекул газообразных веществ уменьшается (с 3 до 2), то есть снижается давление в системе, следовательно, увеличе ние давления будет смещать равновесие в сторону уменьшения числа молекул газов.
г) N₂ (г) + 3H₂ (г) ⇄ 2NH₃ (г) + Q?
— увеличить концентрацию одного из исходных веществ (например, водорода) или уменьшить концентрацию продукта реакции (т. е. вывести его из сферы реакции);
— уменьшить температуру, т.к. прямая реакция экзотермическая, которая протекает с выделением энергии и ослабляется внешним воздействием ― охлаждением;
— увеличить давление, т.к. в прямой реакции число молекул газообразных веществ уменьшается (с 4 до 2), то есть снижается давление в системе, следовательно, увеличе ние давления будет смещать равновесие в сторону уменьшения числа молекул газов.

Задание 4
Приведите примеры устойчивых и неустойчивых равновесий в современной политике, экономике, человеческих отношениях. Подумайте, как можно сместить эти равновесия в ту или иную сторону.
Бюджет любой семьи складывается из доходов (прямая реакция) и расходов (обратная реакция) . Если доходы превышают расходы, то благосостояние семьи растёт, в противном случае оно падает. Если же доходы равны расходам, то наступает «финансовое» равновесие, причём оно, как и химическое, имеет динамический характер — сколько денег зарабатывается, столько же и тратится.
В каждой семье существует «равновесие» между родителями и детьми. Положение этого равновесия зависит в первую очередь от родителей, их методов воспитания детей. Положение этого равновесия каждый родитель определяет сам методом проб и ошибок.