Хімічна кінетика

Оберіть тему для вивчення

  • Хімічні реакції відрізняються одна від одної за швидкістю: деякі протікають дуже швидко, інші — за значні проміжки часу. Майже миттєво відбуваються реакції у водних розчинах, а саме, реакції нейтралізації між розчинами кислот і лугів або реакції між розчинами солей, наприклад, між розчинами натрій сульфату і барій нітрату (відео 1  і 2).

    Миттєво відбуваються реакції, які супроводжуються вибухом, наприклад, взаємодія водню з киснем (відео 3). Швидко, але не миттєво горить залізо в хлорі (відео 4).

    З іншого боку, існує велика кількість реакцій, що відбуваються протягом більш тривалого часу: декількох годин або років. Прикладом таких реакцій є корозія металів, руйнування під дією кислотних дощів пам’ятників і архітектурних споруд з мармуру та вапняку (відео 5  і 6).

    При виборі реакцій для використання їх у промисловості одним з вирішальних параметрів є їхня швидкість, оскільки вона обумовлює продуктивність і ефективність виробництва.

    Розділ хімії, що вивчає швидкість хімічних процесів і вплив на неї різних чинників, називається хімічною кінетикою.

    Пригадайте

    • визначення швидкості механічного руху, який ви вивчали на уроках фізики,
    • одиниці вимірювання швидкості механічного руху.

    Для визначення швидкості хімічної реакції треба врахувати, що реакції бувають гомогенні і гетерогенні.

    Гомогенні — реакції, які відбуваються в системі, що складається з однієї фази. 

    Гомогенні реакції рівномірно протікають у всьому об’ємі рідкого розчину, або газової суміші.

    Гетерогенні — реакції, що відбуваються в системах, які складаються більш ніж з однієї фази.

    Гетерогенні реакції проходять тільки на поверхні поділу фаз, там де речовини, що реагують можуть контактувати.  Наприклад, на поверхні твердої речовини, яка взаємодіє з рідиною чи газом, або на поверхні рідини, що взаємодіє з газуватою речовиною. Гетерогенними можуть бути і реакції між двома рідинами, якщо  ці рідини не змішуються між собою.

    Розгляньте малюнки і класифікуйте реакції за наявністю межі поділу фаз.

    Горіння сірника.
    Горіння природного газу .
    Реакція нейтралізації.

    Середня швидкість гомогенної реакції дорівнює зміні молярної концентрації речовини (моль/л) за одиницю часу.

    Середня швидкість гетерогенної реакції дорівнює зміні «поверхневої» концентрації речовини (моль/м2) за одиницю часу.

    Якщо протягом відрізку часу t2-t1 за сталого тиску і температури молярна концентрація одного з реагентів змінилась  С1 до С2 , то Тому її можна обчислити за формулою

    v =± ΔС/Δt,

    де ΔС — зміна концентрації речовини (С12), моль/л;

    Δt — відрізку часу (t2-t1), с;

    v — швидкість хімічної реакції,  моль/(л·с).

    Швидкість реакції можна вимірювати за зміною концентрації як реагентів, так і продуктів реакції. З часом концентрації реагентів зменшуються, отже, С12 <0, а оскільки швидкість реакції завжди позитивна, то перед дробом слід поставити знак «-». Якщо швидкість реакції обчислювати за зміною продукту реакції, концентрація якого поступово збільшується, тому С12 >0, перед дробом слід поставити знак «+».

    Швидкість реакції можна вимірювати за зміною концентрації будь-якого з реагентів або продуктів, але чисельне значення швидкості залежить від цього вибору, наприклад, розглянемо реакцію взаємодії азоту з воднем:

    N2 + 2H2 =2NH3.

    Якщо під час цієї реакції прореагує 1 моль азоту і  3 моль водню, то утвориться  2 моль амоніаку. Тому значення швидкості витрачання N2, Н2, та утворення  NН3 різні, але пов’язані між собою співвідношенням 1: 3: 2, які дорівнюють співвідношенню кількості речовин за рівнянням реакції.

    Швидкістю хімічної реакції називається відношення швидкості утворення продукту реакції, або швидкості витрачання вихідної речовини, до відповідного стехіометричного коефіцієнта.

    де де ΔСi — зміна молярної концентрації речовини, bi — стехіометричний коефіцієнт цієї речовини, Δt — відрізок часу.

    Щоб  визначити швидкість  реакції в розчині треба виміряти концентрацію реагентів або продуктів через певні проміжки часу.

    Іноді швидкість взаємодії речовин можна простежити за зміною інших властивостей системи, якщо ці властивості, змінюються пропорційно концентрації, наприклад, за зміною:

    • забарвлення можна спостерігати за швидкістю реакції перетворення безбарвного нітроген(ІІ) оксиду на нітроген(IV) оксид  бурого кольору (відео 7)

    2NO + О2 = 2NO2;

    • об’єму або тиску можна зробити висновок про швидкість реакції взаємодії калій гідроксиду з вуглекислим газом у пластиковій пляшці (відео 8)

    2KOH + CO2 =K2CO3 + H2O;

    • маси твердого продукту, наприклад  при розкладанні кальцій карбонату

     СаCO3 = СаO + CO2.

    Висновки

    Хімічні реакції відрізняються за швидкістю. 
    Швидкість реакції залежить від агрегатного стану продуктів і реагентів і наявності межі поділу фаз.
    За наявністю межі поділу фаз реакції поділяють на гомогенні і гетерогенні
     
    Середня швидкість гомогенної реакції дорівнює зміні молярної концентрації речовини (моль/л) за одиницю часу, а гетерогенної реакції- зміні «поверхневої» концентрації речовини (моль/м2) за одиницю часу.
    Швидкість реакції можна вимірювати за зміною концентрації як реагентів, так і продуктів реакції.
    Швидкість хімічної реакції — відношення швидкості утворення продукту реакції, або швидкості витрачання вихідної речовини, до відповідного стехіометричного коефіцієнта.
    Питання для закріплення знань.

    1. Що таке швидкість реакції?

    2.  Наведіть приклади реакцій, які ви спостерігали у побуті, що відбуваються з різною швидкістю?

    3. Як відносяться значення швидкості реакцій, що визначили за зміною концентрації водню і гідроген хлориду під час реакції взаємодії водню з хлором?

  • Швидкість хімічної реакції залежить від багатьох факторів:

    • природи реагентів,
    • концентрації  речовин, які реагують,
    • температури,
    • наявності каталізаторів,
    • стану кристалічної решітки твердих реагентів і продуктів якщо такі є в системі.

    Розглянемо ці чинники.

    Вплив природи реагентів на швидкість хімічної реакції

    Щоб речовини вступили в реакцію зв’язки між частинками необхідно розірвати. Тому швидкість хімічної реакції залежить від

    • типу і міцності хімічних зв’язків в молекулах реагентів, що мають молекулярну будову
    • будови і міцності кристалічної ґратки речовин немолекулярної будови (іонних або атомних кристалів)
    • будови електронної оболонки атома, міцності зв’язування зовнішніх електронів в атомах металів, благородних газів.

    Вплив природи реагентів на швидкість взаємодії можна побачити під час дослідження  взаємодії металів з хлоридною кислотою, спостерігаючи за виділення бульбашок водню: магній реагує швидше заліза, а мідь не реагує зовсім (Відео 1). В цьому випадку а швидкість хімічної реакції залежить від електродного потенціалу металу.

    • Згадайте, що таке стандартний електрохімічний потенціал.

    У цинку він менший ніж у заліза, тому цинк легше окиснюється. У міді електродний потенціал більший за електродний потенціал водню, тому мідь не відновлює водень з кислот.

    Інший приклад — взаємодія металу, наприклад, цинку з сильною кислотою і слабкою (Відео 2). Сила кислот залежить від міцності зв’язку між атомом Гідрогену і елементом кислотного залишку.

    Відео 1. Взаємодія металів з хлоридною кислотою.

    Відео 2.Взаємодія цинку з сульфатною і оцтовою кислотою.

    Вплив концентрації реагентів на швидкість хімічної реакції

    Вплив концентрації реагентів можна пояснити на основі теорії зіткнень, згідно з якою хімічна взаємодія є результатом зіткнення частинок речовин, що вступають в реакцію. Збільшення числа частинок в об’ємі призводить до підвищення частоти їхніх зіткнень (Рис. 1), а значить до збільшення швидкості реакції (Відео 3.)

    Якщо при хімічній взаємодії стикаються частинки декількох видів, то число таких зіткненні буде пропорційно  концентраціям цих частинок.

    Закон, який встановлює співвідношення між масами реагентів і швидкістю реакції отримав назву закон діючих мас.

    Швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин, взятих у ступенях, що дорівнюють відповідним стехіометричним коефіцієнтам. 

    Математично це положення можна виразити таким чином

    аА + bВ = dD

    v = kCAa ∙CBb

    де k — константа, яка називається константою швидкості. Його значення залежить від природи реагуючих речовин, температури та деяких інших факторів.

    Це рівняння називають кінетичним рівнянням реакції.

    Для реакції, що описується рівнянням реакції

    2SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г),

    вираз для швидкості реакції має наступний вигляд

    v = kC2(SO2)C(O2).

    Фізичний зміст константи швидкості можна встановити якщо прийняти, що CA = CB = 1 моль/л. Тоді k = v, тому константа швидкості чисельно дорівнює швидкості, з якою реагують речовини при концентрації, що дорівнює одиниці.

    Ліва і права частини кінетичного рівняння мають збігатися за розмірностями. Розмірність швидкості реакції, як ми вже знаємо, [моль /(л · с)], а розмірність добутку в правій частині рівняння інша: [моль33], тому  константа швидкості даної реакції має розмірність — [л2/(моль·с)].

    Швидкість гетерогенної реакції (наприклад, взаємодія газу чи рідини з твердою речовиною) за умови незмінності ступеня подрібнення твердої речовини (сталості поверхні розділу фаз) та температури залежить тільки від концентрації речовини, що знаходиться в рідкій чи газоподібній фазі.

    Тому для гетерогенної реакції, що описується рівнянням реакції

    СаО (т) + СО2(г) = СаСО3(т),

    швидкість залежить лише від концентрації газоподібного реагента, а вираз для швидкості реакції має наступний вигляд

    v = kC(СO2).

    Закон діючих мас у наведеному вище формулюванні в окремих випадках не може бути застосований. Внаслідок того, що одночасна взаємодія більш ніж трьох часточок надто малоймовірна, такі реакції, як

    РН3 + 4Сl2 = PCl5, + 3НСl;  4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6Н2О,

    відбуваються у кілька стадій. Кожна стадія здійснюється в результаті взаємодії максимум трьох частинок і може бути описана законом діючих мас на відміну від сумарного процесу. А швидкість усієї реакції визначає найповільніша стадія.

    Висновки

    На швидкість хімічної реакції впливають природа реагентів, концентрація  речовин, які вступають у реакцію, та інші фактори. 
    Швидкість реакції залежить від типу і міцності хімічних зв’язків в молекулах реагентів, що мають молекулярну будову, будови і міцності кристалічної ґратки речовин немолекулярної будови, будови електронної оболонки атомів та міцності зв’язування зовнішніх електронів в атомах металів.
    Співвідношення між масами реагентів і швидкістю реакції встановлює закон діючих мас.
    Швидкість гетерогенної реакції за умови незмінності ступеня подрібнення твердої речовини та температури залежить тільки від концентрації речовини, що знаходиться в рідкій чи газоподібній фазі
    .
    У випадках, коли механізм реакції дуже складний і реакція протікає в кілька стадій, швидкість реакції визначає найповільніша стадія.
    Питання для закріплення знань.
    1. Чому швидкість реакції залежить від природи реагентів?
    2.  Як залежить швидкість реакції від концентрації реагуючих речовин?
    3. Сформулюйте закон діючих мас.
    4. Що таке кінетичне рівняння реакції?
    5. Який фізичний зміст константи швидкості реакції?
  • Вплив тиску на швидкість реакції проявляється, якщо реагують газоподібні речовини. Тиск і об’єм газу пов’язані з концентрацією і взаємно пов’язані між собою.

    Наприклад, зменшення об’єму газової суміші у два рази призводить відповідно до підвищення концентрації і тиску теж у два рази (Рис. 1).

     

    Саме тому зміна тиску кожного з компонентів газової суміші впливає на швидкість реакції між газоподібними речовинами таким чином, що і пропорційна йому зміна концентрації цього ж компонента.

    Збільшення тиску або зменшення об’єму системи діють на газоподібні реагенти в напрямку збільшення швидкості реакції між ними.

    Наприклад, обчислимо у скільки разів підвищиться швидкість реакції окиснення сульфур(IV) оксиду

    2SO2 (г) + O2 (г) = 2SO3 (г),

    якщо об’єм газової суміші зменшити в три рази?

    До зміни об’єму швидкість реакції виражалася рівнянням:

    υ1 = kС12(SO2) С1(O2).

    Внаслідок зменшення об’єму концентрація кожної з реагуючих речовин зросте в три рази, отже:

    υ2= k (3С1(SO2) )2 (3С1(O2))

    υ2/υ1=k (3С1(SO2) )2 (3С1(O2))/kС12(SO2) С1(O2) = 32·3 =27.

    Таким чином, швидкість реакції зростає в 27 разів.

    Рідини і тверді речовини нестисливі, тому вплив тиску на швидкість протікання реакції у рідкий і твердій фазах  надзвичайно мізерний  і ним можна знехтувати.

    Залежність швидкості реакції від концентрації реагентів, що виражається основним законом хімічної кінетики, поширюється на гомогенні реакції, але вона непридатна до гетерогенних реакцій.

    В останньому випадку реакція розвивається не в усьому об’ємі системи, а лише на межі розділу реагентів (Рис. 2).

    Тому тверді речовини, які беруть участь в гетерогенній реакції, для збільшення швидкості взаємодії подрібнюють, щоб збільшити площу поверхні частинок (Відео 1).

     Рис. 2. Вплив площі поверхні стикання речовин на швидкість реакції.

    Наприклад, вугілля для приготування пороху розтирають в порошок. Рідину для реакції з газом розпилюють на дрібні крапельки: так, дизельне паливо (суміш вуглеводнів) впорскують в камеру, де воно зустрічається з повітрям, через спеціальний пристрій, що забезпечує розпилення.

    Щоб розпалити багаття, під дрова підкладають дрібні скіпочки або хвою, а під них — зім’ятий папір, збільшуючи площу поверхні речовин, що легко спалахують, від яких і займався все багаття. Навпаки, гасіння пожежі водою полягає в зменшенні площі зіткнення палаючих предметів з повітрям.

    На виробництві використовують так званий киплячий шар. Тверду речовину для підвищення швидкості реакції подрібнюють майже до стану пилу, а потім через нього пропускають знизу іншу речовину, як правило газоподібну.

    Відео 1. Вплив площі поверхні стикання речовин на швидкість реакції.

    Відео 2. Киплячий шар.

    Висновки

    Підвищення тиску в системі призводить до збільшення концентрації газуватих речовин.
    Якщо серед реагентів є речовина, що знаходяться у газоподібному стані, то швидкість такої реакції збільшується з підвищенням тиску.
    Швидкість гетерогенної реакції залежить від площі поверхні контакту речовин.
    Швидкість гетерогенної реакції підвищується зі збільшенням ступеня подрібнення твердої речовини.

     

    Питання для закріплення знань.

     

    1. В яких випадках зміна тиску впливає на швидкість хімічної реакції? Поясніть чому.

    2. Як тиск впливає на швидкість хімічної реакції?

    3. Чому подрібнення речовин впливає на швидкість хімічної реакції?

    4. Як збільшити площу поверхні стикання двох рідин, що не розчиняються одна в одній?

  • Залежність швидкості реакції від температури приблизно визначається емпіричним правилом Вант-Гоффа:

    при підвищенні температури на кожні 10 градусів швидкість, хімічної реакції зростає в 2-4 рази.

    Це правило математично виражається рівнянням

    де vT1  і vT2 — швидкості реакції відповідно при температурах  Т1 і Т2.,

    γ — температурний коефіцієнт константи швидкості реакції (γ) (число, що показує, у скільки разів зміниться константа швидкості реакції при підвищенні температури на кожні 100 градусів).

    Тобто, при підвищенні температури в арифметичній прогресії швидкість реакції зростає в геометричній прогресії.

    На перший погляд ця закономірність пов’язана зі збільшенням числа зіткнень молекул. Однак це не зовсім так. Згідно з розрахунками загальна кількість зіткнень молекул при збільшенні температури на десять градусів зростає тільки на 1,6%, а число молекул , що прореагували, зростає на 200-400%.

    Пояснити залежність швидкості реакції від температури можна в рамках теорії активних зіткнень Сванте Арреніуса, який припустив, що вплив температури зводиться головним чином до збільшення числа активних молекул, тобто молекул, зіштовхування яких призводить до утворення продукту (ефективні зіткнення).

    Для того, щоб молекули прореагували між собою, вони повинні спочатку зіткнутися. Причому зіткнення повинно бути досить енергійним. Енергія, що запасена в молекулах, повинна перевищувати певну величину — інакше вони просто відштовхуються одна від одної, не вступаючи в реакцію (відео 1.). Якщо ж енергія зіткнення достатня, утворюється продукт реакції (відео.2.).

    Відео 1. Неефективні зіткнення молекул.

    Молекули реагентів не вступають у хімічну реакцію після зіткнення, оскільки енергія молекул для цього недостатня.

    Відео 2. Ефективні зіткнення молекул.

    Енергія молекул достатня для того, щоб зіткнення між ними призвело до хімічної реакції і утворенню продукту.

    Перетворення проходить через перехідний стан, який уявляє собою частинку, що відрізняється за своєю будовою (кутами, довжинами зв’язків) від частинок початкових  і  кінцевих речовин: старі хімічні зв’язки вже майже зруйнувалися, а нові, характерні для продуктів реакції, ще не встигли цілком сформуватися. Такі частинки мають високу енергію. Подібний стан в хімічній реакції називається активованим комплексом, який являє собою щось «середнє» між реагентами і продуктами реакції. Коливання атомів або груп в активованому комплексі призводить до його розпаду і утворенню продуктів реакції) (рис. 1.).

    Візуальне уявлення про енергетичні зміни, що відбуваються з речовинами, дає графічне зображення енергетики хімічної реакції (рис. 2)

     

    Рис. 2. Енергетична діаграма хімічної реакції.

    Енергію, що потрібна для досягнення системою перехідного стану, званого активованим (або перехідним) комплексом, який перетворюється в продукти реакції вже мимовільно, назвали енергією активації.

    Енергія активації (Еа)  — різниця між енергією активованого комплексу і енергією вихідних речовин.

    Енергія активації обумовлена енергетичним бар’єром, який слід подолати молекулам, що стикаються, перш ніж відбудеться перерозподіл зв’язків. Цей бар’єр обумовлений електростатичним відштовхуванням електронних оболонок молекул, які реагують (відео 3).

    Відео 3. Утворення

    Активація молекул може бути досягнута підведенням не тільки теплоти, але й інших видів енергії: променевої, електричної або енергії радіоактивних частинок.

    Для різних хімічних реакцій енергія активації різна і може змінюватися від 5 до 500 кДж/моль. Чим вища енергія активації, тим важче «змусити йти» цю реакцію, тим менша константа швидкості реакції.

    Висновки

    При підвищенні температури на кожні 10 градусів швидкість, хімічної реакції зростає в 2-4 рази (правило Вант-Гоффа).
    Перетворення речовин відбувається через утворення  перехідного стану, який називається активований комплекс.
    Активований комплекс має високу енергію і перетворюється на продукти реакції.
    Різниця між енергією активованого комплексу і енергією вихідних речовин називається енергією активації.
    Чим вища енергія активації, тим менша константа швидкості реакції.
    Питання для закріплення знань.

    1. Як впливає підвищення (зниження) температури на швидкість хімічної реакції?

    2. Що таке температурний коефіцієнт швидкості хімічної реакції?

    3. Чому швидкість хімічної реакції з підвищенням температури зростає набагато сильніше, ніж число зіткнень молекул?

    4. Які молекули називаються активними?

    5. Що таке енергія активації і активований комплекс?

    6.  Як впливає величина енергії активації на швидкість хімічної реакції?

    7. Який взаємозв’язок між константою швидкості реакції і її енергією активації?

    8. Чому при підвищенні температури збільшується швидкість як ендотермічної, так і екзотермічної реакції?

Оберіть завдання з теми

  • Завдання 1.

    Визначте швидкість реакції взаємодії водню з хлором, якщо концентрація гідроген хлориду збільшилась з 0,3 моль/л до 1,2 моль/л за 5 секунд.

    Дано:

    С1(НCl)=0,3 моль/л

    С2(НCl)=1,2 моль/л

    Δt=5 c

    v — ?

    Складемо рівняння реакції

    H2 + Cl2 = 2HCl

    Для визначення швидкості реакції за зміною концентрації продукту реакції використовуємо формулу

    v = 1/2 · (0,12-0,3)/5 = 0,09 (моль/(л·с))

    Відповідь: швидкість хімічної реакції — 0,09 моль/(л·c).

    Завдання 2.

    Швидкість реакції горіння карбон(ІІ) оксиду в кисні при певних умовах  дорівнює 0,5 моль/(л·c). В деякий момент часу концентрація карбон(IV) оксиду дорівнює 2 моль/л. Визначте концентрацію  карбон(IV) оксиду через чотири секунди?

    Дано:

    С1(СО2)=0,2 моль/л

    v =0,5 моль/(л·c)

    Δt=4 c

     С2(СО2) — ?

    Складемо рівняння реакції

    2СО + О2 = 2СО2

     

    ΔС(СО2) = 0,5 моль/(л·c) ·2 ·4 c = 4 моль/л

    С2(СО2) = С1(СО2) +ΔС(СО2) = 0,2 моль/л + 4 моль/л = 4,2 моль/л

     

    Відповідь: концентрація  карбон(IV) оксиду через чотири секунди дорівнює 4,2 моль/л.

  • Завдання 1.

    Напишіть вирази кінетичного рівняння для таких  реакцій, що відбуваються в одну стадію, та вкажіть розмірність константи швидкості реакції

    а) РСl3(г) + Сl2(г) = РС15 (г);

    б) 2СО (г) = СО2(г) + С (т).

    Згідно закону діючих мас

    а)  v = kC(РСl3)C(Сl2)

    [моль /(л · с)]=k[моль/л][моль/л]⇒k має розмірність [л/моль· с].

    б) v = kC2(СO2)

    [моль /(л · с)]=k[моль22]⇒k має розмірність [л/моль· с]

    Завдання 2.

    У скільки разів зміниться швидкість реакції

    2NO(г) + Cl2(г)= 2 NOCl(г)

    при збільшенні концентрації нітроген(ІІ) оксиду втричі і одночасному зменшенні концентрації хлору вдвічі?

    Дано:

    С2(NO)=3 С1(NO)

    С2(Cl2)=0,5 С1(Cl2)

    v2/v1 — ?

     Запишемо кінетичне рівняння реакції

    v = kC2(NO)C(Сl2).

    v2/v1 =  kC22(NO)C2(Сl2)/ kC12(NO)C1(Сl2)=

    =(3C1(NO))· 0,5C1(Сl2)/C12(NO)C1(Сl2) =

    =3· 0,5=4,5

    Відповідь: швидкість реакції збільшиться у 4,5 рази.

    Завдання 3.

    Константа швидкості реакції 2NО (г)  + О2 (г)  = 2NО2 (г) дорівнює 0,8 л2/(моль·с).

    Розрахуйте: а) початкову швидкість реакції, якщо вихідні концентрації речовин дорівнюють: C(NО) = 0,4 моль/л, C(О2) = 0,3 моль/л;

    б) швидкість цієї реакції в момент, коли прореагує 25% NО.

    Дано:

    С1(NO)=0,4 моль/л

    С12) = 0,3 моль/л

    k=0,8 л2/(моль·с)

    ΔС(NO)=0,25С1(NO)

    v1 — ?

    v2 — ?

     а) Запишемо кінетичне рівняння реакції

    v = kC2(NO)C(О2).

    а) v1 = kC12(NO)C12) = 0,8 ∙ 0,42 ∙ 0,3 = 0,0384 моль/(л · с)

    б) ΔС(NO) = 0,25С1(NO) = 0,4 ∙ 0,25 = 0,1 моль/л

    C2(NО) = C1(NО) — ΔC(NО) = 0,4 — 0,1 =0,3моль/л

    За рівнянням реакції

    ΔC(О2) = 1/2·ΔC(NО) = 1/2·0,1=0,05моль/л

    C22) = С(О2)-ΔC(О2) = 0,3-0,05=0,25 моль/л

    =(3C1(NO))· 0,5C1(Сl2)/C12(NO)C1(Сl2) =

    v2= kC22(NO)C22) = 0,8∙0,32∙0,25=0,018 моль/л∙с

  • Як зміниться швидкість реакції при зміні температури з 50 оС до 30 оС, якщо температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 3?

    Дано:

    Т1=50 оС

    Т2 = 30 оС

    γ=3

    v2/v1 — ?

       За правилом Вант-Гоффа

    v2/v121)/10=3(30-50)/10=3-2=1/6

    Відповідь: швидкість реакції зменшиться у 6 разів.

    Завдання 2.

    Чому дорівнює температурний коефіцієнт швидкості реакції, якщо при збільшенні температури на 30 оС швидкість реакції зростає в 15,625 рази?

    Дано:

    v2/v1=15,625

    ΔТ = 30 оС

    γ — ?

    За правилом Вант-Гоффа

     v2/v1ΔТ/10

    Підставимо значення

     15,625 = γ3

    Відповідь: температурний коефіцієнт дорівнює 3.

    Завдання 3.

    На скільки градусів слід підвищити температуру, щоб швидкість реакції збільшилася у 64 рази, якщо температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2?

    Дано:

    v2/v1=64

    γ = 2

    ΔТ — ?

    За правилом Вант-Гоффа

     v2/v1ΔТ/10

    Підставимо значення

     64 = 2ΔТ/10⇒26 = 2ΔТ/10

    ΔТ/10=6

    ΔТ=60

    Відповідь: температуру реакції слід підвищити на 60 оС.

Виконайте завдання з теми

  • Завдання 1.

    Обчисліть середню швидкість хімічної реакції А + 2В = 2С, якщо через 20 с від початку реакції концентрація речовини В складала 0,05 моль/л, а через 40 с — 0,03 моль/л.

    Завдання 2.

    У посудину об’ємом 10 л помістили, що містила 2 моль чадного газу з надлишком кисню. Через 4 с кількість чадного газу дорівнювала 0,8 моль. Визначте середню швидкість реакції взаємодії чадного газу з киснем.

  • Завдання 1.

    Напишіть вирази кінетичного рівняння для таких  реакцій, що відбуваються в одну стадію, та вкажіть розмірність константи швидкості реакції

    a) 2N2O (г) = 2N2(г) + O2(г);

    б) CH4(г)+2O2 (г) = CO2 (г)+2H2O(г);

    в) 2N2O(г)+S (к) = 2N2 (г)+SO2 (г).

    Завдання 2.

    Як зміниться швидкість хімічної реакції:

    2Al (кр) + 3Cl2 (г) = 2AlCl3(кр),

    якщо концентрацію хлору збільшити в 2 рази?

    Завдання 3.

    При 508 оС константа швидкості реакції водню з парою йоду дорівнює 0,16. Через деякий час після початку реакції водню з парою йоду за цих умов концентрації водню, йоду та гідроген йодиду відповідно становили 0,049, 0,024 та 0,010 моль/л. Визначте концентрації речовин у той момент, коли концентрація водню стане меншою за вказану на 0,012 моль/л.

  • Задача 1.

    Як зміниться швидкість реакції

    2CO (г) + O2 (г) = 2CO2 (г),

    якщо збільшити тиск системі в три рази?

    Задача 2.
    Як зміниться швидкість реакції горіння сірки

    S (г) + O2 (г) = SO2 (г),
    якщо зменшити об’єм системи в 5 разів?

    Задача 3.

    Як зміниться швидкість реакції

    2Al (кр) + 3Cl2 (г) = 2AlCl3 (кр),

    якщо тиск системи збільшиться в 2 рази?

    Задача 4.

    Як зміниться швидкість реакції

    2NО + О2 = 2NО2

    при збільшенні концентрації NО вдвічі, концентрації О2 — втричі та одночасному підвищенні тиску вдвічі?

  • Завдання 1.

    Швидкість деякої реакції при температурі 20 оС становить 0,02 моль/(л·с). Визначте швидкість реакції при температурі 60 оС, якщо температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2?

    Завдання 2.

    При підвищенні температури реакційної суміші з 50 0С до 80 оС швидкість реакції збільшилась у 27 разів.  Чому дорівнює температурний коефіцієнт швидкості реакції?

    Задача 3.

    Як треба змінити температуру, щоб підвищити швидкість хімічної реакції у 81 разів, якщо температурний коефіцієнт дорівнює 3?

    Задача 4.

    Дві реакції відбуваються при 20 оС з однаковою швидкістю. Яке буде співвідношення швидкостей цих реакцій при 70 оС, якщо температурний коефіцієнт швидкості однієї з них дорівнює 2, а іншої – 3?

    Задача 5.

    Як зміниться швидкість реакції С (тв) + СО2 (г) = 2CО (г), якщо температуру підвищити від 20 до 80 ° С, а тиск у 2 рази. Температурний коефіцієнт реакції дорівнює 2.

Тест самоконтролю за темою «Хімічна кінетика»

Тест складається з 12 завдань, за допомогою яких можна перевірити і оцінити свої знання з теми “Ступінь окиснення хімічного елемента”.

Тест містить

7 завдань з вибором однієї правильної відповіді із чотирьох запропонованих, кожне таке завдання оцінюється в 0 або 2 тестових бали: 2 бали, якщо вказано правильну відповідь, 0 балів, якщо вказано неправильну відповідь;
2 завдання з вибором кількох правильних відповідей із п’яти запропонованих, яке оцінюється в 0 або 2 тестові бали: 2 бали, якщо завдання виконане правильно, 0 балів, якщо правильної відповіді не надано, або надані не всі правильні відповіді;
1 завдання на встановлення відповідності, яке оцінюється в 2, 4, 6 або 8 тестових балів: 2 бали за кожну правильно встановлену відповідність; 0 балів, якщо не вказано жодної правильної логічної пари;
1 завдання на встановлення правильної послідовності, кожне з яких оцінюється в 0, 2, 4 або 6 тестових балів: 6 балів, якщо правильно вказано послідовність всіх понять, 4 бали, якщо правильно вказано перше та останнє поняття, 2 бали, якщо правильно вказано перше або останнє поняття, 0 балів, якщо вказано неправильну відповідь;
1 завдання відкритої форми з короткою відповіддю, під час розв’язання яких треба вписати числовий результат. За виконання завдання цієї форми можна отримати 0 або 4 бали.
Максимально можливий бал за правильно виконаний тест – 36 балів.

Після проходження тесту Ви побачите частку вашого балу від максимально можливого.

Необходимо указать текст.
Необходимо указать текст.