Опорный конспект к занятию по теме «ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ» Химическая кинетика изучает скорость и механизм химических реакций. I. Основные понятия химической кинетики Механизм химической реакции. Элементарная реакция. Элементарный химический акт. Молекулярность химической реакции. Гомогенные и гетерогенные химические реакции. Скорость гомогенной химической реакции определяется изменением количества вещества реагентов (или продуктов реакции) в единицу времени в единице объема. 𝑣=± ∆с ∆𝜏 с – концентрация вещества (моль/л) v – скорость реакции (моль/(л с) II. Факторы, влияющие на скорость химической реакции А) для гомогенных реакций 1. Природа реагентов. 2. Концентрация реагентов. (закон действующих масс Гульдберга и Вааге) aA + bB = cC + dD 𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑐𝐴𝑎 ∙ 𝑐𝐵𝑏 k- константа скорости (скорость реакции при концентрациях реагентов 1 моль/л) ПРИМЕР№1 1) гомогенная реакция 2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г) 2 𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑐𝑁𝑂 ∙ 𝑐𝑂2 2) гетерогенная реакция CuO(к) + H2(г) = Cu(к) + H2O(г) 𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑐𝐻2 3. Температура. t t 2 1 t2 - t1 10 k = ko· e –Ea/RT правило Вант-Гоффа уравнение Аррениуса Еа – энергия активации реакции, кДж/моль. 4. Катализатор увеличивает скорость реакции за счет снижения энергии активации реакции. Ингибитор – замедляет реакцию за счет увеличения энергии активации реакции. Б) для гетерогенных реакций добавляются еще 5. Площадь поверхности раздела фаз 6. Скорость доставки реагентов к межфазной поверхности III. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие – это такое состояние системы, при котором ее свойства постоянны во времени и пространстве. (vпр = vобр ) Константа химического равновесия ( при Т = const) aA + bB = cC + dD 𝐾𝑐 = [𝐶]𝑐 ∙[𝐷]𝑑 [𝐴]𝑎 ∙[𝐵]𝑏 Принцип смещения равновесия (Ле-Шателье) ПРИМЕР №2 В какую сторону сместится равновесие реакции H2 + I2 ⇄ 2HI при добавлении в систему иодоводорода? Решение. Влево, т.к. увеличится скорость обратной реакции. ПРИМЕР №3 В какую сторону сместится равновесие при увеличении давления в системе в 2 раза? N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 , T = const 𝑣1пр = 𝑘пр ∙ 𝑝𝑁2 ∙ 𝑝𝐻3 2 2 𝑣1обр = 𝑘обр ∙ 𝑝𝑁𝐻 3 Решение. Пусть давление в системе увеличится в 2 раза. 2p(N2) , 2p(H2), 2p(NH3) - новые давления реагентов в системе 𝑣2пр = 𝑘пр ∙ (2𝑝𝑁2 ) ∙ (2𝑝𝐻2 )3 = 𝟏𝟔 𝑣1пр 𝑣2обр = 𝑘обр ∙ (2𝑝𝑁𝐻3 )2 = 𝟒𝑣1обр Равновесие сместится вправо, т.к. скорость прямой реакции увеличилась в 16 раз, а скорость обратной – только в 4 раза ПРИМЕР№4 В какую сторону сместится равновесие реакции N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 , ∆Hр = -92 кДж, при повышении температуры? Решение. Прямая реакция - экзотермическая, обратная – эндотермическая. Повышение температуры приведет к ускорению эндотермического процесса, т.е. обратной реакции. Равновесие сместится влево.