Lämmastiku reageerimise kiirus vesinikuga suureneb, kui. Keemiliste reaktsioonide kiirus. Endotermilised ja eksotermilised reaktsioonid
Suurus: px
Alusta näitamist lehelt:
ärakiri
1 Reaktsioonikiirus, selle sõltuvus erinevatest teguritest 1. Reaktsioonikiiruse suurendamiseks on vaja tõsta rõhku, lisada süsinikmonooksiidi (1v) jahutada süsteem, eemaldada süsinikmonooksiid (1v) 2. Lämmastiku reaktsiooni kiirus vesinikuga ei sõltu katalüsaatori rõhutemperatuurist, reaktsioonisaaduse kogusest 3. Süsiniku reaktsioonikiirus hapnikuga ei sõltu üldrõhu temperatuurist, süsiniku peensusastmest, katalüsaatori kogusest. reaktsioonisaadus 4. Reaktsioonikiiruse vähendamiseks H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl + Q, on vaja alandada temperatuuri tõsta rõhku alandada vesinikkloriidi kontsentratsiooni suurendada vesiniku kontsentratsiooni 5. Reaktsioonikiiruse suurendamiseks ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3 + Q on vaja süsteemi jahutada, et vähendada rõhku, et eemaldada ammoniaak vesiniku lisamiseks 6. Lämmastiku reaktsioonikiirus vesinikuga on määratletud kui
2 7. Süsinikmonooksiidi reaktsioonikiirus hapnikuga on määratletud kui 8. Tsink (graanulid) ja hapnik interakteeruvad toatemperatuuril suurima kiirusega tsink (graanulid) ja vesinikkloriidhape tsink (pulber) ja hapnik tsink (pulber) ja vesinikkloriidhape 9. Toatemperatuuril interakteeruvad kõrgeima tsingi ja hapnikuga vesinikkloriidhape ja naatriumkarbonaadi lahus naatriumleelis ja alumiinium kaltsiumoksiid ja vesi 10. Lämmastiku reaktsioonikiirus vesinikuga suureneb, kui segu juhitakse üle kuumutatud raua, lisades ammoniaaki jahutades segu, suurendades reaktsioonianuma 11 mahtu. Süsinikmonooksiidi (ii) reaktsioonikiirus hapnikuga väheneb, kui kuumutamisel juhitakse gaasid üle kuumutatud plaatina, lisatakse süsinikdioksiidi, suurendatakse reaktsioonianuma 12 mahtu. Reaktsioonikiirus suureneb. kui vask(ii)oksiidile lisatakse hapnikku
3 lämmastik ammoniaak 13. Reaktsiooni kiirus suureneb, kui lisatakse vesinik vesi lämmastikoksiid(ii) ammoniaak 14. Reaktsiooni kiirus tsingi ja vesinikkloriidhappe vahel väheneb tsingi jahvatamisel, kui HCl lisatakse kuumutamisel aja jooksul 15. Reaktsiooni kiirus vahel tsingi ja vesinikkloriidhappe sisaldus suureneb tsingi jahvatamisel lahuse jahutamisel lahuse lahjendamisel aja jooksul 16. Reaktsioonis on lagunemiskiirus 0,016 mol/(l min). Mis on moodustumise kiirus (mol/(L min))? 0,008 0,016 0,032 0. Reaktsioonis on moodustumise kiirus 0,012 mol/(l min). Mis on lagunemiskiirus (mol/(L min))? 0,006 0,012
4 0,024 0, Elementaarreaktsiooni kiirus sõltub kontsentratsioonidest järgmiselt: 19. Elementaarreaktsiooni kiirus sõltub kontsentratsioonidest järgmiselt: 20. Mõlemad ja ja interakteeruvad suurima kiirusega toatemperatuuril ja 21. 22 reageerivad suurima kiirusega veega toatemperatuuril Magneesium reageerib kõige kiiremini toatemperatuuril veega, tsink lahjendatud äädikhappega hõbenitraadi lahusega vesinikkloriidhappega vask hapnikuga.
5 23. Lihtaineteks lagunemise reaktsioonikiirus suureneb rõhu tõusu ja jahtumise lisandumisel reaktsioonianuma 24 ruumala suurenemisega. Praguneva oktaani reaktsioonikiirus gaasifaasis suureneb koos jahtumisega, jahtumisel suureneb reaktsioonikiirus gaasifaasis. rõhu tõus suurendab reaktsioonianuma mahtu rõhku vähendab reaktsioonianuma ruumala 26. Milline väide katalüsaatorite kohta on vale? Katalüsaatorid osalevad keemilises reaktsioonis Katalüsaatorid nihutavad keemilist tasakaalu Katalüsaatorid muudavad reaktsiooni kiirust Katalüsaatorid kiirendavad nii edasi- kui ka vastupidiseid reaktsioone lämmastikhape 28. Keemilise reaktsiooni kiirust ei mõjuta ammoniaagi kontsentratsiooni muutused
6 rõhk vesiniku kontsentratsiooni temperatuur 29. Reaktsioon vesiniku ja fluori broom jood kloori vahel toimub kõige madalamal kiirusel 30. Keemilise reaktsiooni kiiruse suurendamiseks on vaja suurendada raua ioonide kontsentratsiooni jahvatada rauda vähendada temperatuuri vähendada hapet kontsentratsioon 31. Vesinik reageerib kõige suurema kiirusega broomi joodi fluori klooriga 32. Toatemperatuuril reageerib vesinik kõige aktiivsemalt väävliga lämmastiku kloorbroomiga 33. Raua ja vesinikkloriidhappe lahuse vahelise reaktsiooni kiirus väheneb temperatuuri tõustes, hape lahjendatakse , suurendage happe kontsentratsiooni, jahvatage rauda 34. Etüülatsetaadi hüdrolüüsireaktsiooni kiiruse suurendamiseks lisage äädikhapet, lisage etanool, kuumutage lahust rõhu suurendamiseks 35. Suurima kiirusega tavatingimustes interakteerub vesi
7 kaltsiumoksiid raud ränioksiid (IV) alumiinium 36. Reaktsiooni kiirus suureneb kontsentratsiooni tõustes, temperatuuri langedes, rõhu tõustes, temperatuuri tõustes 37. Lämmastiku kontsentratsiooni tõus suurendab reaktsioonikiirust 38. Tsingi reaktsioonikiirus vesinikkloriidhappega ei sõltu happe kontsentratsiooni, temperatuuri, rõhu, kontaktreaktiivide pindala kohta 39. Interaktsioon 40 vahel toimub madalaima kiirusega toatemperatuuril. Keemilise reaktsiooni kiirus suureneb fosfori lisamisega, hapniku kontsentratsiooni tõus fosforoksiidi kontsentratsiooni suurenemine (V) võetud hapniku mahu vähenemine 41. Reaktsioonikiiruse suurenemist soodustavad:
8 väävli lisamine temperatuuri tõus 42. Reaktsioon 43 vahel kulgeb suurima kiirusega. Reaktsioon 44 kulgeb suurima kiirusega toatemperatuuril Keemilise reaktsiooni kiiruse suurendamiseks on vaja suurendada kroomi kogust suurendada vesinikioonide kontsentratsioon alandada temperatuuri tõsta vesiniku kontsentratsioon raud (III) metall tsink metall nikkel baariumhüdroksiidi lahus 46. Keemilise reaktsiooni kiirus ei sõltu vesinikkloriidhappe kontsentratsioonist vesiniku kontsentratsiooni temperatuur jahvatusastmest magneesiumi 47. Reaktiivide kokkupuutepinna suurenemine ei mõjuta väävli ja raua räni ja hapniku vesiniku ja hapniku tsingi ja vesinikkloriidhappe reaktsiooni kiirust
9 48. Suurima kiirusega interakteerub naatriumhüdroksiid metallilise tsink-vask(II)sulfaadi, lämmastikhappe, raud(II)sulfiidiga 49. Keemilise reaktsiooni kiirus sõltub võetud fosfori kogusest, fosfori kontsentratsiooni temperatuurist oksiid (V), võetud hapniku ruumala 50. Suurima kiirusega Reaktsioon 51 toimub toatemperatuuril. Reaktsioon 52 kulgeb suurima kiirusega toatemperatuuril Reaktsiooni kiiruse suurenemist soodustavad: rõhu langus, kontsentratsiooni langus, süsteemi jahtumine, temperatuuri tõus 53. Tsingi ja vesinikkloriidhappe lahuse vaheline reaktsioonikiirus väheneb, kui reaktsioonisegu kuumutatakse happe lahjendamiseks
10 lase reaktsioonisegust läbi vesinikkloriid, kasuta tsingipulbrit 54. Toatemperatuuril reageerib kaaliumkaltsium-magneesium-alumiinium veega suurima kiirusega 55. 1-bromopropaani hüdrolüüsireaktsiooni kiiruse suurendamiseks on vaja lisada hapet. , alandage 1-bromopropaani kontsentratsiooni, tõstke temperatuur, suurendage propanooli kontsentratsiooni 56. Kiirus Magneesiumi ja vasksulfaadi lahuse vaheline reaktsioon ei sõltu reaktsioonianuma mahu soola temperatuuri kontsentratsioonist, reaktsiooninõu ruumala pindalast. reaktiivide kokkupuude
Ülesanded A20 keemias 1. Lämmastiku ja vesiniku reaktsiooni kiirus väheneb 1) temperatuuri langusega 2) lämmastiku kontsentratsiooni tõusuga 3) kasutatakse katalüsaatorit 4) rõhu tõusuga Mõjutavad tegurid
1. Valige pakutud ainete loendist kaks ainet, millest igaühega raud reageerib ilma kuumutamata. tsinkkloriid vask(ii)sulfaat kontsentreeritud lämmastikhape lahjendatud vesinikkloriidhape
Test: "Keemilise reaktsiooni kiirus". Testitud: Kuupäev: Ülesanne 1 Homogeense reaktsiooni kiiruse leidmise valem 1) 2) 3) 4) Ülesanne 2 Matemaatiline avaldis van't Hoffi reegel 1) 2) 3) 4) Ülesanne
Ülesanded 5. Liht- ja kompleksained. Anorgaanilised ained.
Aluste ja hapete keemilised omadused 1. Reageerib kaaliumhüdroksiidi lahusega 2. Väävelhappe lahus reageerib lahusega 3. Väävelhappe lahus ei reageeri 4. Reageerib vask(II)hüdroksiid
Ülesanded A8 keemias 1. Tsink reageerib lahusega Metallid reageerivad vähemaktiivsete metallide soolade lahustega. Mg, Na, Ca on aktiivsemad metallid kui tsink, mistõttu nende soolade reaktsioon ei ole võimalik.
1. Valige pakutud loendist kaks oksiidi, mis reageerivad vesinikkloriidhappe lahusega, kuid ei reageeri naatriumhüdroksiidi lahusega. CO SO 3 CuO MgO ZnO 2. Valige pakutavast loendist kaks
"Pöörduvad ja pöördumatud keemilised reaktsioonid. Keemiline tasakaal. Keemilise tasakaalu nihe erinevate tegurite mõjul.". Testitud: Kuupäev: Ülesanne 1 Tekkinud vee valemi ees koefitsient
9. arstiklassi keemiaülesannete kogumik, mille koostas Gromchenko I.A. Moskva Hariduskeskus 109 2012 Lahustunud aine massiosa. 1. 250 g lahust sisaldab 50 g naatriumkloriidi. Määrata
2016 1. 4,2 g liitiumi lahustati 250 ml vees, seejärel lisati 200 g 20% vask(ii)sulfaadi lahust. Määrake soola massiosa saadud tulemuses Vastuseks kirjutage üles reaktsioonivõrrandid, mis on näidatud
Ülesannete kogu klass 11 keemia 1. Elektrooniline konfiguratsioon vastab ioonile: 2. Osakesed ja ja ja ja on sama konfiguratsiooniga 3. Magneesiumi ja
1. Vesilahuste ja ja ja interaktsiooni käigus sadet ei teki 2. Vesilahuste ja ja ja interaktsiooni käigus sadet ei teki 3. Vesi tekib ioonivahetusreaktsioonis ja ja ja ning interaktsiooni käigus.
Ülesanded 9. Lihtainete keemilised omadused: metallid ja mittemetallid 1. Raud reageerib kaltsiumkloriidiga broomi naatriumoksiid naatriumhüdroksiidiga 2. Kloor reageerib lämmastikhappe sulfaadiga
Ülesannete pank keemia hinne 9 1. Elemendil on 2. energiatasemel kolm elektroni. Elemendi seerianumber 3 5 7 13 2. Mitu elektroni on seerianumbriga elemendi välistasandil
Ettevalmistamise ülesanded 1. Raud(II)sulfiidi põlemisel hapnikus eraldus (tavatingimustes) 28 liitrit vääveldioksiidi. Arvutage algse rauaühendi mass grammides. Vastus
Reaktsioonid, mis kinnitavad erinevate anorgaaniliste ainete klasside seost. 1. Naatrium sulatati väävliga. Saadud ühendit töödeldi vesinikkloriidhappega ja eraldunud gaas reageeris täielikult
KEEMIA TEOREETILISED ALUSED 1. Inertgaasi elektroonilisel konfiguratsioonil on ioon 1) Fe 3+ 2) Fe 2+ 3) Co 2+ 4) Ca 2+ 2. Inertgaasi elektroonilisel konfiguratsioonil on ioon 1) O 2-2) S 2+ 3 ) Si 2+ 4) Br +
Ülesande 31 õige lahendus peab sisaldama nelja võrrandit Iga reaktsioonivõrrandi õige sisestamise eest saab 1 punkti. Selle ülesande maksimaalne punktisumma on 4 punkti. Iga tõsi
Kood 1. osa 2. osa C1 C2 C3 C4 C5 C6 Ʃ Lõpphinne Lõppskoor (100 punktist) (10 punktist) Sissejuhatav töö 10. FH ja HB klassi kandideerijatele Otsus (õiged vastused on paksus kirjas)_
1. Milline järgmistest elementidest on kõige tüüpilisem mittemetall? 1) Hapnik 2) Väävel 3) Seleen 4) Telluur 2. Milline järgmistest elementidest on kõige suurema elektronegatiivsusega? 1) Naatrium
17. Keemiliste protsesside mustrid. Keemilise reaktsiooni kiiruse mõiste. Keemilise reaktsiooni kiiruse muutumist mõjutavad tegurid Keemilise reaktsiooni kiirus on kontsentratsiooni muutuse suhe
Valik 1743654 1. Määrake aatomid, mille kahel näidatud elemendil on põhiolekus üks paaritu elektron. 2. Kirjutage vastuseväljale valitud elementide numbrid. Valige kolm eset
Ülesanded B5 keemias 1. Ühendage oksiidi nimetus ainete valemitega, millega see võib interakteeruda. OKSIIDI NIMETUS A) kaaliumoksiid süsinikmonooksiid (ii) B) kroomoksiid (iii) oksiid
Ülesanded A19 keemias 1. Naatriumoksiidi interaktsioon veega viitab reaktsioonidele 1) ühendid, pöördumatu 2) vahetus, pöörduv 3) ühendid, pöörduv 4) vahetus, pöördumatu Naatriumoksiid - aluseline
Keemiaülesanded A9 1. Milline oksiid reageerib lahusega, kuid ei reageeri lahusega? MgO Aluseline oksiid, kuna Mg on metall, mille oksüdatsiooniaste on +2. Aluselised oksiidid reageerivad hapetega, happeoksiididega,
1. Milline on süsinikuaatomi tuuma laeng? 1) 0 2) +6 3) +12 4) -1 2. Mis on ühist aatomitel 12 6C ja 11 6C? 1) massiarv 2) prootonite arv 3) neutronite arv 4) radioaktiivsed omadused
1. Mis tüüpi keemiline side on baariumoksiidis? kovalentne mittepolaarne metall kovalentne polaarne ioonne 2. Mis tüüpi keemiline side on kloor(vii)oksiidis? kovalentne polaarne ioonne kovalentne
KEEMIA EKSAMI TEST (EXTERNAT 9 KLASS) 1. Keemiline reaktsioon sademe moodustumisega a) h 2 SO 4 + BaCl 2 b) HNO 3 + KOH c) HCl + CO 2 d) HCl + Ag 2. Millega ainetest a) karbonaat
Suvised ülesanded keemias: 1. Millises keemilises koguses CO 2 ainet on nii palju hapnikuaatomeid, kui on 160 g SO 3 aines? 2. Kui suur on aine CH 4 keemiline kogus
Ülesanded 3. Molekulide ehitus. Keemiline side 1. Mis tüüpi keemiline side on baariumoksiidis? kovalentne mittepolaarne metall kovalentne polaarne ioonne 2. Mis tüüpi keemiline side on kloor(vii)oksiidis?
Ülesanded 11. Aluste keemilised omadused. Hapete keemilised omadused 1. Reageerib kaaliumhüdroksiidi lahusega 2. Väävelhappe lahus reageerib lahusega 3. Väävelhappe lahus ei reageeri
1. Valige pakutud loendist kaks ühendit, milles on ioonne keemiline side. 2. Metanooli tolueeni metanaali metaanhappe vesiniku molekulide vahel tekib vesinikside
Föderaalne kalandusagentuur Föderaalse riigieelarvelise kõrghariduse õppeasutuse "Astrahani Riiklik Tehnikaülikool" arendus
Variant 5 1. osa Täites selle osa ülesandeid vastuselehel M I teie poolt täidetava ülesande numbri alla (A1 - A30), pange lahtrisse märk "x", mille number vastab ülesande numbrile. see, mille olete valinud
Keemia A11 1. Raud(II)sulfiid reageerib kahe aine lahusega: Raud(II)sulfiid on lahustumatu sool, mistõttu see ei reageeri teiste sooladega, vaid reageerib
Keemiline reaktsioon. Keemiliste reaktsioonide tingimused ja tunnused. Keemilised võrrandid 1. Milline võrrand vastab lagunemisreaktsioonile? 2. Milline võrrand vastab vahetusreaktsioonile? 3. Mida
1. Põhiomadusi näitab elemendi välisoksiid: 1) väävel 2) lämmastik 3) baarium 4) süsinik 2. Milline valemitest vastab elektrolüütide dissotsiatsiooniastme väljendusele: =
1. Mis on hapnikuaatomi tuuma laeng? 1) 2 2) +6 3) +7 4) +8 2. Mis on ühist aatomites 1 1H, 2 1H, 3 1H? 1) massiarv 2) prootonite arv 3) neutronite arv 4) radioaktiivsed omadused.
Ülesanded A25 keemias 1. Väävelhappel on oksüdeerivad omadused reaktsioonis, mille skeem on järgmine: Oksüdeerivad ained võtavad vastu elektrone ja alandavad oksüdatsiooniastet. Väävelhape võib olla oksüdeeriv
Keemia klass 11. Demo 3 (45 minutit) 3 Diagnostiline temaatiline töö 3 ettevalmistuseks KEEMIA eksamiks teemadel “Ainete struktuur: aatomi ehitus, keemiline side, kristalne
4. Ülesanded segus sisalduva keemilise ühendi massi (maht, aine kogus), reaktsioonisaaduse massi (mahu)osa ja massiosa (massi) leidmiseks. Probleemi lahendamine peaks algama analüüsiga
Test 1 Perioodiseadus ja keemiliste elementide perioodilisussüsteem. Aatomi struktuur. 1. Mille poolest erinevad ühe elemendi isotoopide aatomid? 1) prootonite arv; 2) neutronite arv; 3) elektronide arv;
Ülesanded C2 keemias 1. Antud on ained: fosfor, kloor, väävelhappe ja kaaliumhüdroksiidi vesilahused. 1. 2. 3. 4. 2. Antud: vesinikbromiidhape, naatriumpermanganaat, naatriumhüdroksiid ja broom. Salvestatud
9. klass 1. Millistest ainetest 1 mooli dissotsiatsioonil tekib kõige rohkem (moolides) ioone? 1. Naatriumsulfaat 2. Raud(III)kloriid 3. Naatriumfosfaat 4. Koobalt(II)nitraat
9. klassi õpilaste vahetunnistuse (pereõppe ja eneseharimise vormis) katsematerjalide näidisversioon KEEMIA 4 5 Rühma V (A) põhialarühma 4. perioodil.
Olümpiaadi „NOORED TALENDID. KEEMIA» 2009/2010 ÕPPEAASTA Vastustefailis on vaja vastata ülesannetele! Ülesannetes 1-20 tuleb valida üks või mitu õiget valikut.
Keemia kesktaseme tunnistuse näidisversioon 11. klass 2017-2018 õppeaasta 1. Ülesanne Määrata, millistel aatomitel kahel real näidatud elemendil on üks välisenergia tasemel
Ülesanne 1. Antud on elektronide paiknemine rauaaatomi 3. ja 4. elektrontasandil: Milline ladina tähtedega märgitud elektronidest vastab järgmistele kvantarvudele? n = 3; l =
Arvutusülesannete lahendamine 1. 160 g baariumnitraadi lahuse massiosaga 10% ja 50 g kaaliumkromaadi lahuse massiosaga 11%, tühjendamisel sadenes välja sade. Arvutage moodustunud kaaliumnitraadi massiosa
1. Milline võrrand vastab lagunemisreaktsioonile? 2. Milline võrrand vastab vahetusreaktsioonile? 3. Milline võrrand vastab asendusreaktsioonile? 4. Lagunemisreaktsioonis, millega kaasneb muutus
KEEMIA Valik 0000 Juhend kandideerijatele Eksamitööks on ette nähtud 3 tundi (180 minutit). Töö koosneb 2 osast, sealhulgas 40 ülesannet. Kui ülesannet ei saa kohe täita,
Arvutusülesanded anorgaanilises keemias 1. Metalli massiosa metalli iseloomustava koostise oksiidis: võrdne 71,4%. Valige väited, a) EI redutseerita vesinikuga oksiidist b) kasutatakse
FIPI prooviversioon OGE 2018 keemias Koolitusvõimalus 1 Valmistaja Mustafina Ekaterina Andreevna 1 Joonisel on aatomimudel 1) boor 2) alumiinium 3) lämmastik 4) berüllium 2 Aatomiraadius
Valikkursuse "Kõrgendatud keerukusega probleemide lahendamine" hindamismaterjalid klassile 0 Ülesande number Sissepääsukontroll Sisuelementide ja lõpetajate koolitustaseme nõuete kodifitseerija
Keemia ülekandeeksami piletid 8. klassis Pilet 1 1. Keemia aine. Ained. Ained on lihtsad ja keerulised. Ainete omadused. 2. Happed. Nende klassifikatsioon ja omadused. Pilet 2 1. Ainete muundumised.
Ülesanded A21 keemias 1. Keemiline tasakaal süsteemis nihkub reaktsioonisaaduste poole 1) rõhu tõusuga 2) temperatuuri tõusuga 3) rõhu langusega 4) katalüsaatori kasutamisega.
Keemia klass 9. Demo 5 (90 minutit) 1 Diagnostiline temaatiline töö 5 KEEMIAS OGE ettevalmistamisel teemadel „Keemiliste elementide perioodilise tabeli D.I. rühmade mittemetallid IVA VIIA.
Ioonivahetusreaktsioonid: valmistamise ülesanded 1. Katseklaasi lisati soola X lahusega paar tilka aine Y lahust. Reaktsiooni tulemusena tekkis sadet. Pakutud nimekirjast
Aatomi ehitus ja D.I.Mendelejevi perioodiseadus 1. 3. perioodis, IIA rühmas asuva keemilise elemendi aatomi tuuma laeng on 1) +12 2) +2 3) +10 4) + 8 2. Milline on tuuma aatomi laeng (+Z),
Ülesanne keemias 10. klassi astujatele 31.03.2018 1. variant 1. Kuidas teha järgmisi teisendusi: kloor - vesinikkloriid - rubiidiumkloriid - kloor? Kirjutage reaktsioonivõrrandid 2. Hapniku segu ja
Keemia 11. klassi õpilaste vahetunnistuse lõputöö täpsustus
Variant 1 Osa A A 1. Fosfori aatomi tuuma laeng on 1) + 5; 2) +15; 3) +16; 4) +3 A 2. Mg-AI-Si seerias muutuvad omadused 1) metallilisest mittemetalliliseks 3) happelisest aluseliseks 2) aluseliseks
Ülesanded 10. Oksiidide keemilised omadused 1. Väävel(vi)oksiid reageerib naatriumnitraadiga kloor alumiiniumoksiid ränioksiid 2. Väävel(iv)oksiid reageerib vask(ii)sulfiidi süsinikhapnikuga
Raud 1. 7. Kas järgmised hinnangud raud- ja alumiiniumoksiidide omaduste kohta on õiged? V. Nii alumiinium kui raud moodustavad stabiilseid oksiide oksüdatsiooniastmes +3. B. Raud(III)oksiid on amfoteerne. 2.
Munitsipaalautonoomne üldharidusasutus Zarubino küla peamine üldhariduskool Keemia Piletid Keemiaõpetaja Somova N.Kh. 2012 Keemia eksamipiletid Teoreetiline
1. NÕUDED LÕPETANUTE ETTEVALMISTAMISELE Keemia õppimise tulemusena peab üliõpilane: teadma / mõistma: - keemilisi sümboleid: keemiliste elementide märke, kemikaalide valemeid ja keemiavõrrandeid.
4.1.3 Klassi 11 ülesanded 1. Kovalentse sideme üheks oluliseks tunnuseks on selle pikkus. Millistel järgmistest ühenditest on sideme pikkus kõige lühem? 1. HF 2. HCl 3. HBr 4. HI 2. Suur kogus
KEEMIA, 11. klass 1. variant, märts 2014 Piirkondlik diagnostiline töö KEEMIA VALIK 1 A-osa A1 A9 ülesannete täitmisel vastusevormis 1 tuleb sooritatava ülesande numbri alla panna lahtrisse märk "x",
KEEMIA, 11. klass 1. variant, märts 2014 Piirkondlik diagnostiline töö KEEMIA VALIK 1 A-osa A1 A9 ülesannete täitmisel vastusevormis 1 tuleb sooritatava ülesande numbri alla panna lahtrisse märk "x",
Keemilise reaktsiooni kiirus võrdub aine koguse muutumisega ajaühikus reaktsiooniruumi ühikus Sõltuvalt keemilise reaktsiooni tüübist (homogeenne või heterogeenne) muutub reaktsiooniruumi iseloom. Reaktsiooniruumiks nimetatakse tavaliselt piirkonda, kus keemiline protsess paikneb: maht (V), pindala (S).
Homogeensete reaktsioonide reaktsiooniruum on reagentidega täidetud ruumala. Kuna aine koguse ja ruumalaühiku suhet nimetatakse kontsentratsiooniks (c), on homogeense reaktsiooni kiirus võrdne lähteainete või reaktsioonisaaduste kontsentratsiooni muutumisega ajas. Eristage keskmist ja hetke reaktsioonikiirust.
Keskmine reaktsioonikiirus on:
kus c2 ja c1 on lähteainete kontsentratsioonid ajahetkedel t2 ja t1.
Selle avaldise miinusmärk "-" pannakse reaktiivide kontsentratsiooni muutuse kiiruse leidmisel (antud juhul Dс< 0, так как со временем концентрации реагентов уменьшаются); концентрации продуктов со временем нарастают, и в этом случае используется знак плюс «+».
Reaktsioonikiirus antud ajahetkel või hetkeline (tegelik) reaktsioonikiirus v on võrdne:
Reaktsioonikiirus SI-s on ühik [mol × m-3 × s-1], muud koguse ühikud [mol × l-1 × s-1], [mol × cm-3 × s-1], [mol ×cm –3×min-1].
Heterogeense keemilise reaktsiooni kiirus v nimetatakse reagendi (Dn) koguse muutust ajaühikus (Dt) faasieralduse (S) pindalaühiku kohta ja see määratakse järgmise valemiga:
või tuletise kaudu:
Heterogeense reaktsiooni kiiruse ühik on mol/m2 s.
Näide 1. Kloor ja vesinik segatakse anumas. Segu kuumutati. 5 sekundi pärast oli vesinikkloriidi kontsentratsioon anumas 0,05 mol/dm3. Määrata vesinikkloriidhappe keskmine tekkekiirus (mol/dm3 s).
Otsus. Määrame vesinikkloriidi kontsentratsiooni muutuse anumas 5 s pärast reaktsiooni algust:
kus c2, c1 - HCl lõplik ja algne molaarne kontsentratsioon.
Dc (HCl) \u003d 0,05 - 0 = 0,05 mol / dm3.
Arvutage võrrandi (3.1) abil vesinikkloriidi moodustumise keskmine kiirus:
Vastus: 7 \u003d 0,01 mol / dm3 × s.
Näide 2 Anumas mahuga 3 dm3 toimub järgmine reaktsioon:
C2H2 + 2H2®C2H6.
Vesiniku algmass on 1 g. 2 s pärast reaktsiooni algust muutub vesiniku massiks 0,4 g. Määrake C2H6 moodustumise keskmine kiirus (mol / dm "× s).
Otsus. Reaktsioonis osalenud vesiniku mass (mpror (H2)) võrdub vesiniku algmassi (mref (H2)) ja reageerimata vesiniku lõppmassi (tk (H2)) vahega:
tpror (H2) \u003d tis (H2) - mk (H2); tpror (H2) \u003d 1-0,4 \u003d 0,6 g.
Arvutame vesiniku koguse:
= 0,3 mol.
Määrame moodustunud C2H6 koguse:
Vastavalt võrrandile: 2 mol H2-st moodustub ® 1 mol C2H6;
Vastavalt tingimusele: 0,3 mol H2-st moodustub ® x mol C2H6.
n(С2Н6) = 0,15 mol.
Arvutame moodustunud С2Н6 kontsentratsiooni:
Leiame C2H6 kontsentratsiooni muutuse:
0,05-0 = 0,05 mol/dm3. Arvutame C2H6 keskmise moodustumise kiiruse võrrandi (3.1) abil:
Vastus: \u003d 0,025 mol / dm3 × s.
Keemilise reaktsiooni kiirust mõjutavad tegurid . Keemilise reaktsiooni kiiruse määravad järgmised peamised tegurid:
1) reageerivate ainete olemus (aktivatsioonienergia);
2) reageerivate ainete kontsentratsioon (massimõju seadus);
3) temperatuur (van't Hoffi reegel);
4) katalüsaatorite olemasolu (aktivatsioonienergia);
5) rõhk (gaasidega seotud reaktsioonid);
6) jahvatusaste (tahkete ainete osalusel toimuvad reaktsioonid);
7) kiirguse liik (nähtav, UV, IR, röntgen).
Keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvust kontsentratsioonist väljendab keemilise kineetika põhiseadus - massimõju seadus.
Toimivate masside seadus . 1865. aastal avaldas professor N. N. Beketov esimest korda hüpoteesi reageerivate ainete masside ja reaktsiooniaja vahelise kvantitatiivse seose kohta: "... külgetõmme on võrdeline mõjuvate masside korrutisega." See hüpotees leidis kinnitust massitegevuse seaduses, mille 1867. aastal kehtestasid kaks Norra keemikut K. M. Guldberg ja P. Waage. Massitegevuse seaduse kaasaegne sõnastus on järgmine: konstantsel temperatuuril on keemilise reaktsiooni kiirus otseselt võrdeline reagentide kontsentratsioonide korrutisega, mis on võrdne reaktsioonivõrrandi stöhhiomeetriliste koefitsientidega.
Reaktsiooni aA + bB = mM + nN korral on massimõju seaduse kineetiline võrrand järgmine:
, (3.5)
kus on reaktsioonikiirus;
k- proportsionaalsustegur, mida nimetatakse keemilise reaktsiooni kiiruskonstandiks (at = 1 mol/dm3 k on arvuliselt võrdne ); - reaktsioonis osalevate reaktiivide kontsentratsioon.
Keemilise reaktsiooni kiiruskonstant ei sõltu reaktiivide kontsentratsioonist, vaid selle määrab reagentide iseloom ja reaktsioonide toimumise tingimused (temperatuur, katalüsaatori olemasolu). Teatud tingimustes toimuva konkreetse reaktsiooni korral on kiiruskonstant konstantne väärtus.
Näide 3 Kirjutage reaktsiooni massimõju seaduse kineetiline võrrand:
2NO (g) + C12 (g) = 2NOCI (g).
Otsus. Antud keemilise reaktsiooni võrrandil (3.5) on järgmine kuju:
.
Heterogeensete keemiliste reaktsioonide korral hõlmab massimõju seaduse võrrand ainult nende ainete kontsentratsioone, mis on gaasi- või vedelfaasis. Aine kontsentratsioon tahkes faasis on tavaliselt konstantne ja sisaldub kiiruskonstandis.
Näide 4 Kirjutage masside toimeseaduse kineetiline võrrand reaktsioonide jaoks:
a) 4Fe(t) + 3O2(g) = 2Fe2O3(t);
b) CaCO3 (t) \u003d CaO (t) + CO2 (g).
Otsus. Nende reaktsioonide võrrand (3.5) on järgmisel kujul:
Kuna kaltsiumkarbonaat on tahke aine, mille kontsentratsioon reaktsiooni käigus ei muutu, st sel juhul on reaktsiooni kiirus teatud temperatuuril konstantne.
Näide 5 Mitu korda suureneb lämmastikoksiidi (II) oksüdatsiooni reaktsiooni kiirus hapnikuga, kui reaktiivide kontsentratsioonid kahekordistuvad?
Otsus. Kirjutame reaktsioonivõrrandi:
2NO + O2= 2NO2.
Tähistagem reaktiivide alg- ja lõppkontsentratsioone vastavalt c1(NO), cl(O2) ja c2(NO), c2(O2). Samamoodi tähistame alg- ja lõppreaktsiooni kiirust: vt, v2. Seejärel saame võrrandi (3.5) abil:
.
Tingimuse kohaselt c2(NO) = 2c1 (NO), c2(O2) = 2c1(O2).
Leiame v2 =k2 × 2cl(O2).
Leidke, mitu korda reaktsioonikiirus suureneb:
Vastus: 8 korda.
Rõhu mõju keemilise reaktsiooni kiirusele on kõige olulisem gaase hõlmavate protsesside puhul. Kui rõhk muutub n korda, siis maht väheneb ja kontsentratsioon suureneb n korda ja vastupidi.
Näide 6 Mitu korda suureneb võrrandi A + B \u003d C kohaselt reageerivate gaasiliste ainete vahelise keemilise reaktsiooni kiirus, kui rõhk süsteemis kahekordistub?
Otsus. Kasutades võrrandit (3.5), väljendame reaktsioonikiirust enne rõhu suurendamist:
.
Pärast rõhu suurendamist on kineetiline võrrand järgmine:
.
Kui rõhk suureneb 2 korda, väheneb gaasisegu maht vastavalt Boyle-Mariotte'i seadusele (pY = const) samuti 2 korda. Seetõttu suureneb ainete kontsentratsioon 2 korda.
Seega c2(A) = 2c1(A), c2(B) = 2c1(B). Siis
Määrake, mitu korda suureneb reaktsiooni kiirus rõhu suurenemisega.
Keemilised reaktsioonid kulgevad erineva kiirusega: väikese kiirusega - stalaktiitide ja stalagmiitide moodustumise ajal, keskmise kiirusega - toidu valmistamisel, koheselt - plahvatuse ajal. Reaktsioonid vesilahustes on väga kiired.
Keemilise reaktsiooni kiiruse kindlaksmääramine, aga ka selle sõltuvuse selgitamine protsessi tingimustest on keemilise kineetika - teaduse seaduspärasustest, mis reguleerivad keemiliste reaktsioonide kulgu ajas.
Kui keemilised reaktsioonid toimuvad homogeenses keskkonnas, näiteks lahuses või gaasifaasis, siis toimub reageerivate ainete interaktsioon kogu mahus. Selliseid reaktsioone nimetatakse homogeenne.
(v homog) on defineeritud kui aine koguse muutus ajaühikus mahuühikus:
kus Δn on ühe aine moolide arvu muutus (enamasti algne, kuid see võib olla ka reaktsiooniprodukt); Δt - ajavahemik (s, min); V on gaasi või lahuse maht (l).
Kuna aine koguse ja mahu suhe on molaarkontsentratsioon C, siis
Seega määratletakse homogeense reaktsiooni kiirus kui ühe aine kontsentratsiooni muutus ajaühikus:
kui süsteemi helitugevus ei muutu.
Kui reaktsioon toimub erinevates agregatsiooniseisundites ainete vahel (näiteks tahke aine ja gaasi või vedeliku vahel) või ainete vahel, mis ei suuda moodustada homogeenset keskkonda (näiteks segunematute vedelike vahel), siis toimub see ainult ainete kokkupuutepinnal. Selliseid reaktsioone nimetatakse heterogeenne.
Seda määratletakse kui aine koguse muutust ajaühikus pinnaühiku kohta.
kus S on ainete kokkupuutepind (m 2, cm 2).
Aine koguse muutus, mille järgi reaktsioonikiirus määratakse, on uurija poolt jälgitav välistegur. Tegelikult viiakse kõik protsessid läbi mikrotasandil. Ilmselgelt peavad mõned osakesed reageerima ennekõike kokku põrkuma ja põrkuma tõhusalt: mitte pallidena erinevatesse suundadesse laiali, vaid nii, et osakeste "vanad sidemed" hävivad või nõrgenevad ja " võivad tekkida uued. ”, ja selleks peab osakestel olema piisavalt energiat.
Arvutatud andmed näitavad, et näiteks gaasides on molekulide kokkupõrkeid atmosfäärirõhul miljardeid sekundis, see tähendab, et kõik reaktsioonid oleksid pidanud kulgema hetkega. Aga ei ole. Selgub, et ainult väga väikesel osal molekulidest on tõhusa kokkupõrke tekitamiseks vajalik energia.
Minimaalset liigenergiat, mis osakesel (või osakeste paaril) peab olema tõhusa kokkupõrke toimumiseks, nimetatakse aktiveerimise energia Ea.
Seega on kõikide osakeste teel reaktsioonisegusse energiabarjäär, mis on võrdne aktivatsioonienergiaga E a . Kui see on väike, on palju osakesi, mis suudavad sellest üle saada ja reaktsioonikiirus on kõrge. Vastasel juhul on vaja "tõuget". Kui tulete tiku piirituslambi põlema, annate täiendava energia E a, mis on vajalik alkoholimolekulide tõhusaks kokkupõrkeks hapniku molekulidega (barjääri ületamiseks).
Keemilise reaktsiooni kiirus sõltub paljudest teguritest. Peamised neist on: reagentide olemus ja kontsentratsioon, rõhk (gaasidega seotud reaktsioonides), temperatuur, katalüsaatorite toime ja reagentide pind heterogeensete reaktsioonide korral.
Temperatuur
Temperatuuri tõustes suureneb enamikul juhtudel keemilise reaktsiooni kiirus oluliselt. 19. sajandil Hollandi keemik J. X. Van't Hoff sõnastas reegli:
Temperatuuri tõus iga 10 °C võrra põhjustab temperatuuri tõusureaktsioonikiirus 2-4 korda(seda väärtust nimetatakse reaktsiooni temperatuurikoefitsiendiks).
Temperatuuri tõusuga suureneb molekulide keskmine kiirus, nende energia ja kokkupõrgete arv veidi, kuid järsult suureneb efektiivsetes kokkupõrgetes osalevate "aktiivsete" molekulide osakaal, mis ületavad reaktsiooni energiabarjääri. Matemaatiliselt väljendatakse seda sõltuvust seosega:
kus v t 1 ja v t 2 on reaktsioonikiirused vastavalt lõpptemperatuuril t 2 ja algtemperatuuril t 1 ning γ on reaktsioonikiiruse temperatuurikoefitsient, mis näitab, mitu korda reaktsioonikiirus suureneb iga 10 °C tõusuga temperatuuri.
Reaktsioonikiiruse suurendamiseks ei ole aga temperatuuri tõstmine alati kasutatav, kuna lähteained võivad hakata lagunema, lahustid või ained ise aurustuda jne.
Endotermilised ja eksotermilised reaktsioonid
Metaani reaktsiooniga atmosfäärihapnikuga kaasneb teatavasti suure hulga soojuse eraldumine. Seetõttu kasutatakse seda igapäevaelus toidu valmistamiseks, vee soojendamiseks ja kütmiseks. Torude kaudu kodudesse tarnitav maagaas on 98% metaanist. Kaltsiumoksiidi (CaO) reaktsiooniga veega kaasneb ka suure hulga soojuse eraldumine.
Mida need faktid öelda võivad? Kui reaktsiooniproduktides tekivad uued keemilised sidemed, rohkem energiat, kui on vaja reagentides keemiliste sidemete purustamiseks. Liigne energia vabaneb soojuse ja mõnikord ka valguse kujul.
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + Q (energia (valgus, soojus));
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + Q (energia (soojus)).
Sellised reaktsioonid peaksid kulgema kergesti (nagu kivi veereb kergesti allamäge).
Reaktsioone, mille käigus vabaneb energia, nimetatakse EKSTERMILINE(ladina sõnast "exo" - välja).
Näiteks on paljud redoksreaktsioonid eksotermilised. Üks neist ilusatest reaktsioonidest on molekulisisene oksüdatsioon-redutseerimine, mis toimub samas soolas - ammooniumdikromaadis (NH 4) 2 Cr 2 O 7:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d N 2 + Cr 2 O 3 + 4 H 2 O + Q (energia).
Teine asi on tagasilöök. Need sarnanevad kivi ülesmäge veeretamisega. Metaani ei ole endiselt võimalik saada CO 2 -st ja veest ning kaltsiumhüdroksiidist Ca (OH) 2 kustutatud lubja CaO saamiseks on vaja tugevat kuumutamist. Selline reaktsioon toimub ainult pideva väljastpoolt tuleva energia sissevooluga:
Ca (OH) 2 \u003d CaO + H 2 O - Q (energia (soojus))
See viitab sellele, et Ca(OH) 2 keemiliste sidemete purustamine nõuab rohkem energiat, kui saab vabaneda CaO ja H 2 O molekulides uute keemiliste sidemete moodustumisel.
Nimetatakse reaktsioone, milles energia neeldub ENDTERMILINE(sõnast "endo" - sees).
Reagendi kontsentratsioon
Rõhu muutus gaasiliste ainete osalusel reaktsioonis toob kaasa ka nende ainete kontsentratsiooni muutumise.
Selleks, et osakeste vahel tekiks keemiline interaktsioon, peavad need tõhusalt põrkuma. Mida suurem on reagentide kontsentratsioon, seda rohkem on kokkupõrkeid ja vastavalt ka reaktsioonikiirus. Näiteks atsetüleen põleb puhtas hapnikus väga kiiresti. See loob metalli sulamiseks piisava temperatuuri. Suure hulga katsematerjali põhjal formuleerisid norralased K. Guldenberg ja P. Waage 1867. aastal ning neist sõltumatult 1865. aastal vene teadlane N. I. Beketov keemilise kineetika põhiseaduse, mis paneb paika reaktsiooni sõltuvuse. reageerivate ainete kontsentratsiooni kiirus.
Keemilise reaktsiooni kiirus on võrdeline reagentide kontsentratsioonide korrutisega, mis on võrdne nende koefitsientidega reaktsioonivõrrandis.
Seda seadust nimetatakse ka massilise tegevuse seadus.
Reaktsiooni A + B \u003d D korral väljendatakse seda seadust järgmiselt:
Reaktsiooni 2A + B = D korral väljendatakse seda seadust järgmiselt:
Siin on C A, C B ainete A ja B kontsentratsioonid (mol / l); k 1 ja k 2 - proportsionaalsuse koefitsiendid, mida nimetatakse reaktsiooni kiiruskonstantideks.
Reaktsioonikiiruse konstandi füüsikalist tähendust pole keeruline kindlaks teha - see on arvuliselt võrdne reaktsioonikiirusega, mille puhul reagentide kontsentratsioonid on 1 mol / l või nende produkt on võrdne ühega. Sel juhul on selge, et reaktsiooni kiiruskonstant sõltub ainult temperatuurist ja ei sõltu ainete kontsentratsioonist.
Toimivate masside seadus ei võta arvesse tahkes olekus reagentide kontsentratsiooni, kuna need reageerivad pindadel ja nende kontsentratsioon on tavaliselt konstantne.
Näiteks kivisöe põlemisreaktsiooni jaoks tuleks reaktsioonikiiruse avaldis kirjutada järgmiselt:
st reaktsioonikiirus on ainult võrdeline hapniku kontsentratsiooniga.
Kui reaktsioonivõrrand kirjeldab ainult üldist keemilist reaktsiooni, mis toimub mitmes etapis, siis sellise reaktsiooni kiirus võib kompleksselt sõltuda lähteainete kontsentratsioonidest. See sõltuvus määratakse eksperimentaalselt või teoreetiliselt kavandatud reaktsioonimehhanismi põhjal.
Katalüsaatorite toime
Reaktsioonikiirust on võimalik tõsta spetsiaalsete ainete abil, mis muudavad reaktsioonimehhanismi ja suunavad seda mööda energeetiliselt soodsamat, väiksema aktivatsioonienergiaga teed. Neid nimetatakse katalüsaatoriteks (ladina keelest katalysis - hävitamine).
Katalüsaator toimib kogenud giidina, suunates turistide gruppi mitte läbi mägedes asuva kõrgkuru (selle ületamine nõuab palju pingutust ja aega ning pole kõigile kättesaadav), vaid mööda talle teadaolevaid ümbersõiduteid, mida mööda mäest saab palju lihtsamalt ja kiiremini üle.
Tõsi, ümbersõidul pääseb mitte päris sinna, kuhu põhipääs viib. Kuid mõnikord on see just see, mida vajate! Nii töötavad katalüsaatorid, mida nimetatakse selektiivseks. Selge on see, et ammoniaaki ja lämmastikku pole vaja põletada, kuid lämmastikoksiid (II) leiab kasutust lämmastikhappe tootmisel.
Katalüsaatorid- Need on ained, mis osalevad keemilises reaktsioonis ja muudavad selle kiirust või suunda, kuid jäävad reaktsiooni lõppedes kvantitatiivselt ja kvalitatiivselt muutumatuks.
Keemilise reaktsiooni kiiruse või selle suuna muutmist katalüsaatori abil nimetatakse katalüüsiks. Katalüsaatoreid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes ja transpordis (katalüüsmuundurid, mis muudavad autode heitgaasides olevad lämmastikoksiidid kahjutuks lämmastikuks).
Katalüüsi on kahte tüüpi.
homogeenne katalüüs, milles nii katalüsaator kui ka reagendid on samas agregatsiooni olekus (faasis).
heterogeenne katalüüs kus katalüsaator ja reagendid on erinevates faasides. Näiteks vesinikperoksiidi lagunemine tahke mangaan(IV)oksiidi katalüsaatori juuresolekul:
Katalüsaator ise reaktsiooni tulemusena ei kulu, kuid kui selle pinnale adsorbeerub teisi aineid (neid nimetatakse katalüütilisteks mürkideks), muutub pind töövõimetuks ja vajalik on katalüsaatori regenereerimine. Seetõttu puhastatakse lähteained enne katalüütilise reaktsiooni läbiviimist põhjalikult.
Näiteks väävelhappe tootmisel kontaktmeetodil kasutatakse tahket katalüsaatorit - vanaadium(V)oksiidi V 2 O 5:
Metanooli tootmisel kasutatakse tahket "tsink-kroom" katalüsaatorit (8ZnO Cr 2 O 3 x CrO 3):
Bioloogilised katalüsaatorid – ensüümid – töötavad väga tõhusalt. Keemilise olemuselt on need valgud. Tänu neile kulgevad elusorganismides madalal temperatuuril keerulised keemilised reaktsioonid suure kiirusega.
Teada on ka teisi huvitavaid aineid – inhibiitoreid (ladina keelest inhibere – viivitama). Nad reageerivad aktiivsete osakestega suure kiirusega, moodustades inaktiivseid ühendeid. Selle tulemusena aeglustub reaktsioon järsult ja seejärel peatub. Inhibiitorid lisatakse sageli erinevatele ainetele, et vältida soovimatuid protsesse.
Näiteks vesinikperoksiidi lahused stabiliseeritakse inhibiitoritega.
Reagentide olemus (nende koostis, struktuur)
Tähendus aktiveerimise energia on tegur, mille kaudu mõjutab reageerivate ainete olemuse mõju reaktsioonikiirusele.
Kui aktiveerimisenergia on madal (< 40 кДж/моль), то это означает, что значительная часть столкновений между частицами реагирующих веществ приводит к их взаимодействию, и скорость такой реакции очень большая. Все реакции ионного обмена протекают практически мгновенно, ибо в этих реакциях участвуют разноименно заряженные ионы, и энергия активации в данных случаях ничтожно мала.
Kui aktiveerimisenergia on kõrge(> 120 kJ/mol), tähendab see, et ainult tühine osa interakteeruvate osakeste kokkupõrgetest viib reaktsioonini. Seetõttu on sellise reaktsiooni kiirus väga aeglane. Näiteks ammoniaagi sünteesi reaktsiooni kulgu tavatemperatuuril on peaaegu võimatu märgata.
Kui keemiliste reaktsioonide aktiveerimisenergiad on vahepealsed (40120 kJ/mol), on selliste reaktsioonide kiirused keskmised. Selliste reaktsioonide hulka kuuluvad naatriumi interaktsioon vee või etüülalkoholiga, broomi vee värvitustamine etüleeniga, tsingi koostoime vesinikkloriidhappega jne.
Reagentide kontaktpind
Ainete, st heterogeensete ainete pinnal toimuvate reaktsioonide kiirus sõltub, kui muud asjaolud on võrdsed, selle pinna omadustest. Teadaolevalt lahustub pulbriline kriit vesinikkloriidhappes palju kiiremini kui sama massiga kriiditükk.
Reaktsioonikiiruse suurenemine on peamiselt tingitud lähteainete kokkupuutepinna suurenemine, aga ka mitmed muud põhjused, näiteks "õige" kristallvõre struktuuri rikkumine. See toob kaasa asjaolu, et moodustunud mikrokristallide pinnal olevad osakesed on palju reaktiivsemad kui samad osakesed "siledal" pinnal.
Tööstuses kasutatakse heterogeensete reaktsioonide läbiviimiseks reagentide kontaktpinna suurendamiseks, lähteainete tarnimiseks ja toodete eemaldamiseks "keevkihti". Näiteks väävelhappe tootmisel "keevkihi" abil röstitakse püriiti.
Võrdlusmaterjal testi sooritamiseks:
perioodilisustabel
Lahustuvuse tabel
Ülesanne number 1
Need põhjustavad etüleeni ja vesiniku reaktsioonikiiruse vähenemist.
1) temperatuuri alandamine
3) katalüsaatori kasutamine
Vastus: 14
Selgitus:
1) temperatuuri alandamine
Temperatuuri alandamine aeglustab mis tahes reaktsiooni kiirust, olgu see siis eksotermiline või endotermiline.
2) etüleeni kontsentratsiooni tõus
Reagentide kontsentratsiooni suurendamine suurendab alati reaktsiooni kiirust
3) katalüsaatori kasutamine
Kõik orgaaniliste ühendite hüdrogeenimisreaktsioonid on katalüütilised; katalüsaatorite juuresolekul oluliselt kiirendatud.
4) vesiniku kontsentratsiooni vähenemine
Algreaktiivide kontsentratsiooni vähendamine vähendab alati reaktsiooni kiirust
5) rõhu tõus süsteemis
Rõhu tõstmine, kui vähemalt üks reagentidest on gaas, suurendab reaktsiooni kiirust, kuna tegelikult on see sama, mis selle reaktiivi kontsentratsiooni suurendamine.
Ülesanne number 2
Metanool propioonhappega.
1) temperatuuri tõus
2) rõhulangus
3) temperatuuri alandamine
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 14
Selgitus:
1) temperatuuri tõus
Temperatuuri tõustes suureneb mis tahes reaktsiooni kiirus (nii eksotermiline kui ka endotermiline)
2) rõhulangus
See ei mõjuta kuidagi reaktsioonikiirust, tk. algsed reagendid - metanool ja propioonhape, on vedelikud ja rõhk mõjutab ainult nende reaktsioonide kiirust, milles vähemalt üks reaktiiv on gaas
3) temperatuuri alandamine
Temperatuuri alandamine vähendab mis tahes reaktsiooni (nii eksotermilise kui ka endotermilise) kiirust.
4) tugeva anorgaanilise happe kasutamine katalüsaatorina
Alkoholide koostoime karboksüülhapetega (esterdamisreaktsioon) kiireneb tugevate mineraalsete (anorgaaniliste) hapete juuresolekul
5) kiiritamine ultraviolettvalgusega
Esterdamisreaktsioon kulgeb ioonmehhanismi järgi ja ultraviolettvalgus mõjutab ainult mõningaid vabade radikaalide mehhanismi järgi kulgevaid reaktsioone, näiteks metaani kloorimist.
Ülesanne number 3
Reaktsiooni kiirus edasi
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH3 + Q
suureneb koos:
1) lämmastiku kontsentratsiooni suurendamine
2) lämmastiku kontsentratsiooni vähenemine
3) ammoniaagi kontsentratsiooni suurendamine
4) ammoniaagi kontsentratsiooni langus
5) temperatuuri tõus
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 15
Ülesanne number 4
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mille hulgast ei sõltu reaktsioonikiirus
2C (tv) + CO 2 (g) → 2CO (g)
1) kivisöe jahvatusaste
2) temperatuur
3) kivisöe kogus
4) CO kontsentratsioon
5) CO 2 kontsentratsioon
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 34
Ülesanne number 5
Pakutud välismõjude loendist valige kaks mõju, mille all reaktsioonikiirus
2CaO (tv) + 3С (tv) → 2CaC 2 (tv) + CO 2 (g)
suureneb.
1) CO 2 kontsentratsiooni suurendamine
2) temperatuuri alandamine
3) rõhu tõus
4) temperatuuri tõus
5) jahvatusaste CaO
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 45
Ülesanne number 6
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis ei paku mõju reaktsioonikiirusele
HCOOCH 3 (l) + H 2 O (l) → HCOOH (l) + CH 3 OH (l).
1) HCOOCH 3 kontsentratsiooni muutus
2) katalüsaatori kasutamine
3) rõhu tõus
4) temperatuuri tõus
5) HCOOH kontsentratsiooni muutus
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 35
Ülesanne number 7
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis põhjustavad reaktsioonikiiruse suurenemist
S (tv) + O 2 (g) → SO 2 (g) .
1) vääveldioksiidi kontsentratsiooni tõus
2) temperatuuri tõus
3) hapniku kontsentratsiooni langus
4) temperatuuri alandamine
5) hapniku kontsentratsiooni tõus
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 25
Ülesanne number 8
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis ei mõjuta reaktsioonikiiruse kohta
Na 2 SO 3 (lahus) + 3HCl (lahus) → 2NaCl (lahus) + SO 2 + H 2 O.
1) vesinikkloriidhappe kontsentratsiooni muutus
2) rõhu muutus
3) temperatuuri muutus
4) naatriumsulfiti kontsentratsiooni muutus
5) naatriumkloriidi kontsentratsiooni muutus
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 25
Ülesanne number 9
Valige pakutud ainete loendist kaks paari, mille vaheline reaktsioon kulgeb toatemperatuuril suurima kiirusega.
1) tsink ja väävel
2) naatriumkarbonaadi ja kaaliumkloriidi lahused
3) kaalium ja lahjendatud väävelhape
4) magneesium ja vesinikkloriidhape
5) vask ja hapnik
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 34
Ülesanne number 10
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis põhjustavad reaktsioonikiiruse suurenemist
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + H20 (g).
1) hapniku kontsentratsiooni tõus
2) temperatuuri alandamine
3) süsihappegaasi kontsentratsiooni tõus
4) metaani kontsentratsiooni tõus
5) rõhu vähendamine
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 14
Ülesanne number 11
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis põhjustavad reaktsioonikiiruse suurenemist
2AgNO 3 (tv) → 2Ag (tv) + O 2 (g) + 2NO 2 (g).
1) rõhu alandamine süsteemis
2) rõhu tõus süsteemis
3) temperatuuri tõus
4) hõbeda lihvimisaste
5) hõbenitraadi jahvatusaste
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 35
Ülesanne number 12
Valige pakutud ainete loendist kaks paari, mille vaheline reaktsioon kulgeb toatemperatuuril väikseima kiirusega.
1) vasksulfaat (lahus) ja naatriumhüdroksiid (lahus)
2) naatrium ja vesi
3) magneesium ja vesi
4) hapnik ja tsink
5) väävelhape (lahus) ja kaaliumkarbonaat (lahus)
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 34
Ülesanne number 15
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis põhjustavad reaktsioonikiiruse suurenemist
Fe (tv) + 2H+ → Fe2+ + H2 (g).
1) rauaioonide kontsentratsiooni tõus
2) metalli raua lihvimine
3) mõne rauatüki lisamine
4) happe kontsentratsiooni tõus
5) temperatuuri langus
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 24
Ülesanne number 16
Valige pakutud ainete loendist kaks paari, mille vahel on reaktsioonikiirus ei sõltu reaktiivide kokkupuutepinna suurenemise tõttu.
1) väävel ja raud
2) räni ja hapnik
3) vesinik ja hapnik
4) vääveldioksiid ja hapnik
5) tsink ja vesinikkloriidhape
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 34
Ülesanne number 17
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis suurendavad lämmastiku ja vesiniku reaktsiooni kiirust.
1) temperatuuri tõus
2) inhibiitori kasutamine
3) katalüsaatori kasutamine
4) ammoniaagi kontsentratsiooni langus
5) vesiniku kontsentratsiooni vähenemine
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 13
Ülesanne number 18
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis ära juhi reaktsioonikiiruse muutusele
CH 3 COOC 2 H 5 + OH - → CH 3 COO - + C 2 H 5 OH.
1) temperatuuri muutus
2) alkoholisisalduse muutus
3) leelise kontsentratsiooni muutus
4) soola kontsentratsiooni muutus
5) eetri kontsentratsiooni muutus
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 24
Ülesanne nr 19
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mille puhul estri hüdrolüüsi reaktsiooni kiirus suureneb oluliselt.
1) temperatuuri tõus
2) leelise lisamine
3) alkoholisisalduse langus
4) eetri kontsentratsiooni vähenemine
5) rõhu tõus
Kirjutage väljale "VASTUS" valitud reaktsioonitüüpide numbrid.
Vastus: 12
Ülesanne number 20
Valige pakutud välismõjude loendist kaks mõju, mis põhjustavad vase ja lämmastikhappe vahelise reaktsioonikiiruse muutumise.
Keemilised reaktsioonid kulgevad erineva kiirusega. Mõned neist lõpevad täielikult väikeste sekundite murdosadega, teised minutite, tundide, päevadega. Lisaks võib sama reaktsioon teatud tingimustes kiiresti kulgeda, näiteks kõrgendatud temperatuuridel, ja aeglaselt teistel, näiteks jahutamisel; sel juhul võib sama reaktsiooni kiiruse erinevus olla väga suur.
Reaktsiooni kiirust silmas pidades on vaja eristada aastal toimuvaid reaktsioone homogeenne süsteem ja selles toimuvad reaktsioonid heterogeenne süsteem.
Faas on süsteemi osa, mis on teistest osadest liidesega eraldatud .
Homogeenseks süsteemiks nimetatakse süsteemi, mis koosneb ühest faasist (kui reaktsioon kulgeb homogeenses süsteemis, siis toimub see kogu selle süsteemi mahus):
H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl
Heterogeenne - mitmest faasist koosnev süsteem (kui reaktsioon toimub heterogeense süsteemi moodustavate ainete vahel, saab see toimuda ainult süsteemi moodustavate faaside liidesel):
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Reaktsioon toimub ainult metalli pinnal, sest ainult siin puutuvad mõlemad reagendid omavahel kokku. Sellega seoses määratakse homogeense reaktsiooni kiirus ja heterogeense reaktsiooni kiirus erinevalt.
Mis tahes gaasiline süsteem, näiteks lämmastiku ja hapniku segu, võib olla homogeense süsteemi näide. Teine näide homogeensest süsteemist on mitme aine lahus üks lahusti Näiteks naatriumkloriidi, magneesiumsulfaadi, lämmastiku ja hapniku lahus vees. Heterogeensete süsteemide näideteks on järgmised süsteemid: vesi jääga, küllastunud lahus settega, kivisüsi ja väävel õhus. Viimasel juhul koosneb süsteem kolmest faasist: kahest tahkest ja ühest gaasifaasist.
Homogeense reaktsiooni kiirus on reagentide või reaktsioonisaaduste molaarse kontsentratsiooni muutuse suhe ajaühikusse:
V=∆C⁄∆t=∆n⁄(V∙∆t)
n on aine kogus.
Heterogeense reaktsiooni kiirus on reaktsioonis osaleva või reaktsiooni käigus moodustunud aine koguse muutus ajaühikus faasipinna pindalaühiku kohta:
V=∆n⁄(S∙∆t)
Kõige olulisemad tegurid, mis mõjutavad reaktsiooni kiirust, on:
1. reagentide olemus;
2. nende kontsentratsioon;
3. temperatuur;
4. katalüsaatorite olemasolu süsteemis;
5. mõne heterogeense reaktsiooni kiirus sõltub ka vedeliku või gaasi liikumise intensiivsusest reaktsiooni toimumise pinna lähedal, kokkupuutepiirkonnas.
Alustame kõige lihtsamast ja olulisemast:
Reaktsiooni kiiruse sõltuvus reagentide kontsentratsioonidest.
Lähteainete osakeste vahelise keemilise interaktsiooni tekkimise vajalik tingimus on nende kokkupõrge üksteisega. See tähendab, et osakesed peavad lähenema üksteisele, et ühe aatomid kogeksid teise aatomite tekitatud elektriväljade mõju. Seetõttu on reaktsiooni kiirus võrdeline reagentide molekulide kokkupõrgete arvuga.
Kokkupõrgete arv on omakorda seda suurem, mida suurem on iga lähteaine kontsentratsioon või seda suurem on reageerivate ainete kontsentratsioonide korrutis. Seega on reaktsiooni kiirus:
on võrdeline aine A kontsentratsiooni ja aine B kontsentratsiooni korrutisega. Tähistades ainete A ja B kontsentratsioone vastavalt [A] ja [B], võime kirjutada^
v = k∙[A]∙ [V]
k - proportsionaalsuse koefitsient - selle reaktsiooni kiiruskonstant (määratud eksperimentaalselt).
Saadud seos väljendab seadust massiaktsioon keemilise reaktsiooni jaoks, mis toimub kahe osakese põrkumisel: konstantsel temperatuuril on keemilise reaktsiooni kiirus otseselt võrdeline reageerivate ainete kontsentratsioonide korrutisega. (K. Guldberg ja P. Waage 1867. a G).
Loogiline on eeldada, et kui reaktsioonis osaleb 3 osakest (üle kolme osakese samaaegse kokkupõrke tõenäosus on üliväike, rohkem kui 3 osakest sisaldavad võrrandid on ahelreaktsioonid, millest igaüks toimub eraldi ja on oma kiirusega) , siis massitegevuse seadus kirjutatakse vastavalt:
v \u003d k ∙ [A] 2 ∙ [V]
v \u003d k ∙ [A] ∙ [B] ∙ [N]
Nagu näha, kaasatakse antud juhul iga reagendi kontsentratsioon reaktsioonikiiruse väljendusse määral, mis on võrdne reaktsioonivõrrandis oleva vastava koefitsiendiga.
Kiiruskonstandi k väärtus sõltub reagentide olemusest, temperatuurist ja katalüsaatorite olemasolust, kuid ei sõltu ainete kontsentratsioonist.
Homogeensete reaktsioonide korral:
v =k∙3∙
Heterogeenses reaktsioonis hõlmab reaktsioonikiiruse võrrand kontsentratsiooni ainult gaasiline aine :
2Na (tahke) + H2 (gaas) → 2NaH (tahke)
Tasakaaluseisundis, kui edasisuunalise reaktsiooni kiirus on võrdne pöördreaktsiooni kiirusega, on seos täidetud:
aA + bB+… = zZ+dD+…
K=([A] a ∙ [B] b ...) ⁄ ([D] d ∙ [Z] z …)
Gaasiliste ainete vaheliste reaktsioonide tasakaaluseisundi väljendamiseks kasutatakse sageli nende osarõhku:
N 2 (gaas) + 3H 2 (gaas) → 2NH3 (gaas)
See on huvitav:
Tasakaalukonstandi sõltuvus temperatuurist ja rõhust. Nagu termodünaamikat käsitlevas artiklis mainitud, on tasakaalukonstant seotud Gibbsi energiaga võrrandi abil:
Või
Sellest võrrandist on näha, et tasakaalukonstant on väga tundlik temperatuuri tõusu/languse suhtes ja peaaegu tundetu rõhu muutuse suhtes. Tasakaalukonstandi sõltuvus entroopia- ja entalpiateguritest näitab selle sõltuvust reaktiivide olemusest.
Tasakaalukastandi sõltuvus sellest reaktiivide olemus.
Seda sõltuvust saab näidata lihtsa katsega:
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2
Sn + 2HCl \u003d SnCl 2 + H 2
Esimeses reaktsioonis vabaneb vesinik intensiivsemalt, kuna Zn on aktiivsem metall kui Sn.
Zn + H2SO4 \u003d ZnSO4 + H2
Zn + 2CH 3 COOH \u003d Zn (CH 3 COO) 2 + H 2
Esimeses reaktsioonis vabaneb vesinik intensiivsemalt, kuna H 2 SO 4 on tugevam hape kui CH 3 COOH.
Järeldus: mida aktiivsem on aine, seda aktiivsemalt see reageerib. Hapete puhul on aktiivsuseks nende tugevus (prootoni loovutamise võime), metallide puhul koht pingereas.
Heterogeensete reaktsioonide kiiruse sõltuvus vedeliku või gaasi liikumise intensiivsusest selle pinna lähedal, millel reaktsioon toimub, kontaktala.
Seda sõltuvust demonstreeritakse ka eksperimentaalselt. Siin näidatakse sõltuvust kontaktpiirkonnast; sõltuvus gaasi või vedeliku kiirusest liideses allub loogikale.
4Al (tahke) +3O 2 → 2Al 2 O 3
4Al (purustatud) + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Al (purustatud) reageerib hapnikuga (leegisammas, kui soovite korrata - visake tulle veidi hõbedat, kuid väga ettevaatlikult, järgides kõiki ohutusmeetmeid) intensiivsemalt kui Al (tahke), see isegi ei sütti. .
Järeldus: jahvatusaste mõjutab reaktsiooni kiirust: mida peenem on aine, seda suurem on reagentide kontaktpind, seda suurem on heterogeensete reaktsioonide kiirus.
Reaktsiooni kiiruse sõltuvus temperatuurist.
Gaaside ja vedelike molekulaarkineetiline teooria võimaldab arvutada kokkupõrgete arvu teatud ainete molekulide vahel teatud tingimustel. Kui kasutada selliste arvutuste tulemusi, selgub, et ainete molekulide kokkupõrgete arv tavatingimustes on nii suur, et kõik reaktsioonid peaksid kulgema peaaegu silmapilkselt. Kuid tegelikkuses ei lõpe kõik reaktsioonid kiiresti. Seda vastuolu saab seletada, kui eeldada, et mitte iga reageerivate ainete molekulide kokkupõrge ei too kaasa reaktsiooniprodukti moodustumist. Reaktsiooni toimumiseks ehk uute molekulide tekkeks on kõigepealt vaja katkestada või nõrgendada sidemeid lähteainete molekulides aatomite vahel. Selleks kulub teatud hulk energiat. Kui põrkuvatel molekulidel seda energiat pole, siis on kokkupõrge ebaefektiivne – see ei too kaasa uue molekuli teket. Kui põrkuvate molekulide kineetiline energia on piisav sidemete nõrgenemiseks või katkestamiseks, siis võib kokkupõrge kaasa tuua aatomite ümberpaigutamise ja uue aine molekuli tekkimise.
Energiat, mis molekulidel peab olema selleks, et nende kokkupõrge tooks kaasa uue aine moodustumise, nimetatakse selle reaktsiooni aktiveerimisenergiaks.
Temperatuuri tõustes suureneb aktiivsete molekulide arv. Sellest järeldub, et ka keemilise reaktsiooni kiirus peab temperatuuri tõustes suurenema.
Seda sõltuvust väljendab van't Hoffi reegel: temperatuuri tõus iga 10 kohta ℃ reaktsioonikiirus suureneb 2-4 korda:
V 2 on reaktsiooni lõppkiirus, V 1 on reaktsiooni algkiirus; γ (∆t ℃)⁄10 on temperatuuri koefitsient, mis näitab, mitu korda kiirus suureneb, kui temperatuur tõuseb 10 ℃ (koefitsiendi kraad).
See on huvitav:
Nagu eespool mainitud, peab molekulide kokkupõrkest kasu saamiseks olema aktiveerimisenergia. Erinevate reaktsioonide aktiveerimisenergia on erinev. Selle väärtus on tegur, mille kaudu mõjutab reageerivate ainete olemuse mõju reaktsioonikiirusele. Mõne reaktsiooni puhul on aktiveerimisenergia väike, teiste puhul vastupidi suur.
Kui aktiveerimisenergia on väga madal (alla 40 kJ/mol), siis see tähendab, et oluline osa reageerivate ainete osakeste kokkupõrgetest viib reaktsioonini. Sellise reaktsiooni kiirus on suur. Kui reaktsiooni aktiveerimisenergia on väga kõrge (üle 120 kJ/mol), siis see tähendab, et ainult väga väike osa interakteeruvate osakeste kokkupõrgetest viib keemilise reaktsiooni toimumiseni. Sellise reaktsiooni kiirus on väga aeglane. Kui reaktsiooni aktiveerimisenergia ei ole väga väike ja mitte väga suur (40-120 kJ / mol), siis selline reaktsioon ei kulge väga kiiresti ja mitte väga aeglaselt. Sellise reaktsiooni kiirust saab mõõta.
Reaktsioonid, mille kulgemiseks on vaja märgatavat aktivatsioonienergiat, saavad alguse aatomite vaheliste sidemete katkemine või nõrgenemine lähteainete molekulides. Sel juhul lähevad ained ebastabiilsesse vaheolekusse, mida iseloomustab suur energiahulk. Seda seisundit nimetatakse aktiveeritud kompleksiks. Selle moodustamiseks on vaja aktiveerimisenergiat. Ebastabiilne aktiveeritud kompleks eksisteerib väga lühikest aega. See laguneb, moodustades reaktsiooniproduktid. Lihtsamal juhul on aktiveeritud kompleks aatomite konfiguratsioon, milles vanad sidemed on nõrgenenud. Mõelge reaktsioonile:
Kus alguses on algreaktiivid, siis aktiveeritud kompleks, siis reaktsiooniproduktid.
Seda energiat, mis on vajalik ainete üleminekuks aktiveeritud kompleksiks, nimetatakse Gibbsi aktivatsioonienergiaks. See on seotud aktiveerimise entroopia ja entalpiaga võrrandi abil:
Energiat, mis on vajalik ainete ülekandmiseks aktiveeritud kompleksi olekusse, nimetatakse aktivatsiooni entalpiaks. H≠ Kuid sama oluline on aktiveerimise entroopia, see sõltub molekulide arvust ja orientatsioonist kokkupõrke hetkel.
On soodsaid orientatsioone ("a") ja ebasoodsaid ("b" ja "c").
Energiatasemed reageerivas süsteemis on näidatud alloleval diagrammil. Sellest on näha, et interaktsiooni astuvad ainult need molekulid, millel on vajalik Gibbsi aktivatsioonienergia; kõrgeim punkt on seisund, kus molekulid on üksteisele nii lähedal ja nende struktuurid on moonutatud, et on võimalik reaktsiooniproduktide teke:
Seega on Gibbsi aktiveerimisenergia energiabarjäär, mis eraldab reagendid toodetest. Kulutatud molekulide aktiveerimisele seejärel vabaneb soojusena.
Sõltuvus katalüsaatori olemasolust süsteemis.Katalüüs.
Katalüsaatoriteks nimetatakse aineid, mida reaktsiooni tulemusena ei tarbita, kuid mis mõjutavad selle kiirust.
Reaktsioonikiiruse muutumise nähtust selliste ainete toimel nimetatakse katalüüsiks. Katalüsaatorite toimel toimuvaid reaktsioone nimetatakse katalüütilisteks.
Enamasti seletatakse katalüsaatori mõju sellega, et see vähendab reaktsiooni aktiveerimisenergiat. Katalüsaatori juuresolekul kulgeb reaktsioon läbi erinevate vaheetappide kui ilma selleta ning need etapid on energeetiliselt paremini ligipääsetavad. Teisisõnu, katalüsaatori juuresolekul tekivad teised aktiveeritud kompleksid ja nende moodustamine nõuab vähem energiat kui ilma katalüsaatorita tekkivate aktiveeritud komplekside moodustamine. Seega väheneb reaktsiooni aktiveerimisenergia; Mõned molekulid, mille energiast ei piisa aktiivseteks kokkupõrgeteks, osutuvad nüüd aktiivseks.
Eristage homogeenset ja heterogeenset katalüüsi.
Homogeense katalüüsi korral moodustavad katalüsaator ja reagendid ühe faasi (gaas või lahus).
Heterogeense katalüüsi korral esineb katalüsaator süsteemis iseseisva faasina. Heterogeenses katalüüsis toimub reaktsioon katalüsaatori pinnal, seetõttu sõltub katalüsaatori aktiivsus selle pinna suurusest ja omadustest. Suure (“arenenud”) pinna saamiseks peab katalüsaatoril olema poorne struktuur või see peab olema tugevalt purustatud (kõrgelt hajutatud) olekus. Praktikas kantakse katalüsaator tavaliselt poorse struktuuriga kandjale (pimss, asbest jne).
Katalüsaatoreid kasutatakse laialdaselt keemiatööstuses. Katalüsaatorite mõjul võib reaktsioone kiirendada miljoneid kordi või rohkemgi. Mõnel juhul võib katalüsaatorite toimel ergutada selliseid reaktsioone, mis antud tingimustes ilma nendeta praktiliselt ei kulge.
See on huvitav:
Nagu juba mainitud, toimub reaktsioonikiiruse muutus katalüsaatori juuresolekul selle üksikute etappide aktiveerimisenergia vähenemise tõttu. Vaatame seda üksikasjalikumalt:
(A…B)-aktiveeritud kompleks.
Olgu sellel reaktsioonil kõrge aktiveerimisenergia ja see kulgeb väga madala kiirusega. Olgu sisu K (katalüsaator), millega on lihtne suhelda A ja moodustamine AK :
(A…K)-aktiveeritud kompleks.
AK suhtleb hõlpsalt B-ga, moodustades AB:
AK+B=(AK…B)=AB+K
(AK…B)-aktiveeritud kompleks.
AK+B=(AK…B)=AB+K
Nende võrrandite liitmisel saame:
Kõik ülaltoodud on näidatud graafikul:
See on huvitav:
Mõnikord mängivad katalüsaatorite rolli vabad radikaalid, mille tõttu reaktsioon kulgeb ahelmehhanismi järgi (selgitus allpool). Näiteks reaktsioon:
Kui aga süsteemi juhitakse veeauru, tekivad vabad radikaalid. ∙OH ja H∙.
∙OH+CO=CO2+H∙
H∙+O2 =∙OH+∙O
CO+∙O=CO2
Seega kulgeb reaktsioon palju kiiremini.
Ahelreaktsioonid. Ahelreaktsioonid toimuvad aktiivsete keskuste - aatomite, ioonide või radikaalide (molekulide fragmendi) osalusel, millel on paardumata elektronid ja mille tulemusena on nende reaktsioonivõime väga kõrge.
Aktiivsete tsentrite ja algainete molekulidega interaktsiooni käigus moodustuvad reaktsiooniprodukti molekulid, aga ka uued aktiivsed osakesed - uued aktiivsed keskused, mis on võimelised interaktsiooni toimima. Seega on aktiivsed keskused ainete järjestikuste teisenduste ahelate loojad.
Ahelreaktsiooni näide on vesinikkloriidi süntees:
H2 (gaas)+ Cl2 (gaas)= 2HCl
Selle reaktsiooni põhjustab valguse toime. Kiirgusenergia kvanti neeldumine λυ kloori molekul viib selle ergutamiseni. Kui vibratsioonienergia ületab aatomitevahelise sidumisenergia, laguneb molekul:
Cl2 +λυ=2Cl∙
Saadud klooriaatomid reageerivad kergesti vesiniku molekulidega:
Cl∙+H 2 =HCl+H∙
Vesinikuaatom omakorda reageerib kergesti kloori molekuliga:
H∙+Cl2 =HCl+Cl∙
See protsesside jada jätkub. Teisisõnu, üks neeldunud valguskvant viib paljude HCI molekulide moodustumiseni. Ahel võib lõppeda nii osakeste põrkumisel anuma seintega kui ka siis, kui põrkuvad kaks aktiivset osakest ja üks mitteaktiivne osake, mille tulemusena aktiivsed osakesed ühinevad molekuliks ja vabanenud energia kantakse ära anuma seintega. mitteaktiivne osake. Sellistel juhtudel katkeb vooluahel:
Cl∙+Cl∙=Cl 2
Cl∙+Cl∙+Z=Cl2 +Z∙
Kus Z on kolmas osake.
See on sirgahela reaktsiooni ahela mehhanism: iga elementaarse interaktsiooniga moodustub üks aktiivne tsenter, lisaks reaktsiooniprodukti molekulile üks uus aktiivne tsenter.
Hargnenud ahelreaktsioonide hulka kuuluvad näiteks lihtainetest vee moodustumise reaktsioon. Selle reaktsiooni järgmine mehhanism määrati eksperimentaalselt ja kinnitati arvutustega:
H 2 +O 2 \u003d 2 ∙OH
∙OH+H 2 = H 2 O+H∙
H ∙ + O 2 \u003d ∙ OH + O ∙ ∙
O ∙ ∙ +H 2 =∙OH+H∙
Ahelmehhanismi kaudu toimuvad sellised olulised keemilised reaktsioonid nagu põlemine, plahvatused, süsivesinike oksüdatsiooniprotsessid (alkoholide, aldehüüdide, ketoonide, orgaaniliste hapete saamine) ja polümerisatsioonireaktsioonid. Seetõttu on ahelreaktsioonide teooria teaduslikuks aluseks mitmele olulisele inseneri- ja keemiatehnoloogia harule.
Ahelprotsesside alla kuuluvad ka tuumaahelreaktsioonid, mis toimuvad näiteks tuumareaktorites või aatomipommi plahvatuse ajal. Siin mängib aktiivse osakese rolli neutron, mille tungimine aatomi tuuma võib viia selle lagunemiseni, millega kaasneb suure energia vabanemine ja uute vabade neutronite teke, mis jätkavad tuumatransformatsioonide ahelat.
See on huvitav:
Reaktsioonikiirus heterogeensetes süsteemides. Heterogeensetel reaktsioonidel on tehnoloogias suur tähtsus.
Arvestades heterogeenseid reaktsioone, on lihtne näha, et need on tihedalt seotud aine ülekande protsessidega. Tõepoolest, selleks, et reaktsioon, näiteks kivisöe põlemine, kulgeks edasi, on vaja, et selle reaktsiooni käigus tekkinud süsihappegaas söe pinnalt pidevalt eemaldataks ja sellele läheneks uued hapnikukogused. Mõlemad protsessid (väljavõtmine CO2 söe pinnalt ja varu O2 sellele) viiakse läbi konvektsiooni (gaasi või vedeliku massi nihutamine) ja difusiooni teel.
Seega saab heterogeense reaktsiooni käigus eristada vähemalt kolme etappi:
1. Reagendi varustamine pinnale;
2. Keemiline reaktsioon pinnal;
3. Reaktsiooniprodukti eemaldamine pinnalt.
Reaktsiooni püsiolekus kulgevad kõik kolm etappi võrdse kiirusega. Pealegi on paljudel juhtudel reaktsiooni aktiveerimisenergia madal ja teine etapp (tegelik keemiline reaktsioon) võib kulgeda väga kiiresti, kui kiiresti toimuks ka reagendi pinnale toomine ja produkti eemaldamine sellelt. piisav. Seetõttu määrab selliste reaktsioonide kiiruse aine ülekande kiirus. Võib eeldada, et konvektsiooni suurenemisega nende kiirus suureneb. Kogemused kinnitavad seda oletust. Niisiis, söe põletamise reaktsioon:
C + O 2 \u003d CO 2
mille keemiline staadium nõuab väikest aktivatsioonienergiat, kulgeb seda kiiremini, mida intensiivsemalt hapnikku (või õhku) söele tarnitakse.
Kuid mitte kõigil juhtudel ei määra heterogeense reaktsiooni kiirust aine ülekande kiirus. Reaktsioonide määrav etapp, mille aktiveerimisenergia on kõrge, on teine etapp - tegelik keemiline reaktsioon. Loomulikult ei suurene selliste reaktsioonide kiirus suurema segamise korral. Näiteks raua oksüdatsioonireaktsioon niiske õhu hapnikuga ei kiirene metallipinna õhuvarustuse suurenemisega, kuna siin on protsessi keemilise etapi aktiveerimisenergia üsna kõrge.
Astet, mis määrab reaktsiooni kiiruse, nimetatakse kiirust piiravaks etapiks. Esimeses näites on kiirust piiravaks etapiks aine ülekandmine, teises tegelik keemiline reaktsioon.
pöördumatud ja pöörduvad reaktsioonid. keemiline tasakaal. Nihe keemilises tasakaalus. Le Chatelier’ põhimõte.
Kõik keemilised reaktsioonid võib jagada kahte rühma: pöördumatud ja pöörduvad reaktsioonid. Pöördumatud reaktsioonid kulgevad lõpuni - kuni üks reagentidest on täielikult ära kasutatud. Pöörduvad reaktsioonid ei kulge lõpuni: pöörduvas reaktsioonis ei kuluta ükski reagent täielikult ära. See erinevus tuleneb asjaolust, et pöördumatu reaktsioon saab kulgeda ainult ühes suunas. Pööratav reaktsioon võib toimuda nii edasi- kui ka tagasisuunas.
Vaatleme kahte näidet:
1) Tsingi ja kontsentreeritud lämmastikhappe koostoime toimub:
Zn + 4HNO3 → Zn (NO 3) 2 + NO 2 + 2H 2 O
Piisava koguse lämmastikhappega lõppeb reaktsioon alles siis, kui kogu tsink on lahustunud. Lisaks, kui proovite seda reaktsiooni läbi viia vastupidises suunas - lämmastikdioksiidi läbilaskmiseks läbi tsinknitraadi lahuse, siis metalliline tsink ja lämmastikhape ei tööta - see reaktsioon ei saa toimuda vastupidises suunas. Seega on tsingi koostoime lämmastikhappega pöördumatu reaktsioon.
2) Ammoniaagi süntees toimub vastavalt võrrandile:
3H2 +N2↔2NH3
Kui üks mool lämmastikku segada kolme mooli vesinikuga, süsteemis reaktsiooni toimumiseks soodsad tingimused ja piisava aja möödudes gaasisegu analüüsida, näitavad analüüsi tulemused, et mitte ainult reaktsioonisaadus (ammoniaak) süsteemis olema, aga ka lähteained (lämmastik ja vesinik). Kui nüüd samadel tingimustel panna lähteaineks mitte lämmastiku-vesiniku segu, vaid ammoniaak, siis on võimalik leida, et osa ammoniaagist laguneb lämmastikuks ja vesinikuks ning koguste lõplik suhe. kõigist kolmest ainest on samad, mis sel juhul lämmastiku ja vesiniku segust lähtudes. Seega on ammoniaagi süntees pöörduv reaktsioon.
Pööratavate reaktsioonide võrrandites võib võrdusmärgi asemel kasutada nooli; need sümboliseerivad reaktsiooni kulgu nii edasi- kui ka vastupidises suunas.
Pöörduvates reaktsioonides ilmnevad samaaegselt reaktsiooniproduktid ja nende kontsentratsioon suureneb, kuid selle tulemusena hakkab toimuma pöördreaktsioon ja selle kiirus järk-järgult suureneb. Kui edasi- ja tagasireaktsiooni kiirused muutuvad samaks, keemiline tasakaal. Nii et viimases näites luuakse tasakaal lämmastiku, vesiniku ja ammoniaagi vahel.
Keemilist tasakaalu nimetatakse dünaamiliseks tasakaaluks. See rõhutab, et tasakaaluseisundis toimuvad nii edasi- kui ka vastupidised reaktsioonid, kuid nende kiirused on samad, mille tulemusena ei ole muutused süsteemis märgatavad.
Keemilise tasakaalu kvantitatiivne tunnus on suurus, mida nimetatakse keemilise tasakaalu konstandiks. Vaatame näitena reaktsiooni:
Süsteem on tasakaalus:
Seega:
Selle reaktsiooni tasakaalukonstant.
Konstantsel temperatuuril on pöörduva reaktsiooni tasakaalukonstant konstantne väärtus, mis näitab reaktsioonisaaduste (lugeja) ja lähteainete (nimetaja) kontsentratsioonide suhet, mis saavutatakse tasakaalus.
Tasakaalukonstandi võrrand näitab, et tasakaalutingimustes on kõigi reaktsioonis osalevate ainete kontsentratsioonid omavahel seotud. Nende ainete kontsentratsiooni muutumine toob kaasa muutuse kõigi teiste ainete kontsentratsioonides; selle tulemusena kehtestatakse uued kontsentratsioonid, kuid nendevaheline suhe vastab taas tasakaalukonstandile.
Heterogeensete reaktsioonide tasakaalukonstandi ja massimõju seaduse väljendamiseks kaasatakse ainult nende ainete kontsentratsioonid, mis on gaasifaasis. Näiteks reaktsiooni jaoks:
tasakaalukonstandil on järgmine kuju:
Tasakaalukonstandi väärtus sõltub reagentide olemusest ja temperatuurist. See ei sõltu katalüsaatorite olemasolust. Nagu juba mainitud, on tasakaalukonstant võrdne edasi- ja tagasireaktsiooni kiiruskonstantide suhtega. Kuna katalüsaator muudab nii edasi- kui ka vastupidise reaktsiooni aktiveerimisenergiat sama palju, ei mõjuta see nende kiiruskonstantide suhet. Seetõttu ei mõjuta katalüsaator tasakaalukonstandi väärtust ega saa seetõttu reaktsiooni saagist suurendada ega vähendada. See võib ainult kiirendada või aeglustada tasakaalu saavutamist. Seda on näha diagrammil:
Nihe keemilises tasakaalus. Le Chatelier’ põhimõte. Kui süsteem on tasakaaluseisundis, siis see püsib selles seni, kuni välistingimused püsivad konstantsena. Kui tingimused muutuvad, läheb süsteem tasakaalust välja - otse- ja pöördprotsesside kiirused muutuvad erinevalt - reaktsioon jätkub. Suurima tähtsusega on tasakaaluhäired, mis on tingitud tasakaalu, rõhu või temperatuuri mis tahes aine kontsentratsiooni muutustest.
Le Chatelier' põhimõte:
Kui tasakaalus olevale süsteemile avaldatakse mingit mõju, siis selles toimuvate protsesside tulemusena nihkub tasakaal sellises suunas, et mõju väheneb.
Tõepoolest, kui üks ainetest ( mõjutab ainult gaasilise aine kontsentratsiooni suurenemine/langus), mis osaleb reaktsioonis, nihkub tasakaal selle aine tarbimise suunas. Kui rõhk tõuseb, nihkub see nii, et rõhk süsteemis väheneb; temperatuuri tõustes nihkub tasakaal endotermilise reaktsiooni suunas – temperatuur süsteemis langeb (sellest täpsemalt allpool).
Le Chatelier’ põhimõte ei kehti mitte ainult keemiliste, vaid ka erinevate füüsikalis-keemiliste tasakaalude puhul. Tasakaalu nihe selliste protsesside tingimuste muutmisel nagu keemine, kristalliseerumine, lahustumine toimub vastavalt Le Chatelier' põhimõttele.
1. Tasakaalustamatus, mis on tingitud reaktsioonis osalevate ainete kontsentratsiooni muutumisest.
Vesinik, vesinikjodiid ja joodiaur olgu teatud temperatuuril ja rõhul üksteisega tasakaalus. Sisestame süsteemi täiendava koguse vesinikku. Massimõju seaduse kohaselt toob vesiniku kontsentratsiooni suurenemine kaasa edasisuunalise reaktsiooni kiiruse - HI sünteesi - suurenemise, samas kui pöördreaktsiooni kiirus ei muutu. Edasisuunas kulgeb reaktsioon nüüd kiiremini kui vastupidises suunas. Selle tulemusena vähenevad vesiniku ja joodi aurude kontsentratsioonid, mis toob kaasa edasisuunalise reaktsiooni aeglustumise, ja HI kontsentratsioon suureneb, mis põhjustab pöördreaktsiooni kiirenemist. Mõne aja pärast muutuvad edasi- ja tagasireaktsiooni kiirused taas võrdseks - tekib uus tasakaal. Kuid HI kontsentratsioon on nüüd kõrgem kui enne H2 lisamist ja H2 kontsentratsioon on madalam.
Tasakaalustamatusest põhjustatud kontsentratsioonide muutumise protsessi nimetatakse nihkeks või tasakaalunihkeks.
Kui sel juhul on võrrandi paremal poolel ainete kontsentratsioonide suurenemine, siis nad ütlevad, et tasakaal nihkub paremale, st otsereaktsiooni voolu suunas; kontsentratsioonide vastupidise muutumisega räägivad nad tasakaalu nihkumisest vasakule - pöördreaktsiooni suunas. Selles näites on tasakaal nihkunud paremale. Samal ajal läks aine (H 2), mille kontsentratsiooni suurenemine põhjustas tasakaaluhäireid, reaktsiooni - selle kontsentratsioon vähenes.
Seega nihkub tasakaal ükskõik millise tasakaalus osaleva aine kontsentratsiooni suurenemisega selle aine tarbimise suunas; kui mõne aine kontsentratsioon väheneb, nihkub tasakaal selle aine moodustumise suunas.
2. Tasakaalustamatus rõhu muutusest (süsteemi mahu vähendamise või suurendamise tõttu).
Kui reaktsioonis osalevad gaasid, võib tasakaalu rikkuda süsteemi ruumala muutus. Rõhu suurenemisel süsteemi kokkusurumisel nihkub tasakaal gaaside mahu vähenemise, s.o rõhu languse suunas; rõhu langusega nihkub tasakaal mahu suurenemise, s.o suurenemise suunas. rõhu all:
3H2 +N2↔2NH3
Suureneva rõhu korral nihkub reaktsioon ammoniaagi moodustumise suunas; kui rõhk langeb, siis reaktiivide suunas.
3. Tasakaalustamatus temperatuurimuutuse tõttu.
Enamiku keemiliste reaktsioonide tasakaal nihkub koos temperatuuriga. Tegur, mis määrab tasakaalunihke suuna, on reaktsiooni termilise efekti märk. Saab näidata, et temperatuuri tõustes nihkub tasakaal endotermilise reaktsiooni suunas, langedes aga eksotermilise reaktsiooni suunas:
See tähendab, et temperatuuri tõusuga suureneb vesinikjoodi saagis, vähenedes tasakaal nihkub reaktiivide suunas.
Füüsikalised meetodid keemiliste transformatsioonide stimuleerimiseks.
Ainete reaktsioonivõimet mõjutavad: valgus, ioniseeriv kiirgus, rõhk, mehaaniline toime, radiolüüs, fotolüüs, laserfotokeemia jne. Nende olemus seisneb erinevatel viisidel ergastatud või laetud osakeste ja radikaalide supertasakaalu kontsentratsioonide tekitamises, mille reaktsioonid teiste osakestega viivad teatud keemilise muundumiseni.