Reaktionshastigheten för kväve med väte kommer att öka om. Hastigheten för kemiska reaktioner. Endotermiska och exoterma reaktioner
Storlek: px
Starta intryck från sidan:
transkript
1 Reaktionshastighet, dess beroende av olika faktorer 1. För att öka reaktionshastigheten är det nödvändigt att öka trycket, tillsätt kolmonoxid (1v) kyla systemet, ta bort kolmonoxid (1v) 2. Reaktionshastigheten för kväve med väte beror inte på katalysatorns trycktemperatur, mängden reaktionsprodukt 3. Reaktionshastigheten för kol med syre beror inte på temperaturen för det totala trycket, graden av finhet av kol, mängden av reaktionsprodukt 4. För att minska reaktionshastigheten H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl + Q, är det nödvändigt att sänka temperaturen öka trycket sänka koncentrationen av väteklorid öka koncentrationen av väte 5. För att öka reaktionshastigheten ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3 + Q det är nödvändigt att kyla systemet för att minska trycket för att avlägsna ammoniak för att tillsätta väte 6. Reaktionshastigheten för kväve med väte definieras som
2 7. Reaktionshastigheten för kolmonoxid med syre definieras som 8. Zink (granulat) och syre interagerar med den högsta hastigheten vid rumstemperatur zink (granulat) och saltsyra zink (pulver) och syrezink (pulver) och saltsyra 9. Med den högsta zink och syre interagerar vid rumstemperatur saltsyra och natriumkarbonatlösning natriumalkali och aluminiumkalciumoxid och vatten 10. Reaktionshastigheten för kväve med väte kommer att öka när blandningen passeras över upphettat järn, tillsätter ammoniak som kyler ned blandning, vilket ökar volymen av reaktionskärlet 11. Reaktionshastigheten för kolmonoxid (ii) med syre kommer att minska när uppvärmning passerar gaser över upphettad platina, tillsätter koldioxid, ökar volymen av reaktionskärlet 12. Reaktionshastigheten kommer att öka när syre tillsätts koppar(ii)oxid
3 kväveammoniak 13. Reaktionshastigheten kommer att öka när väte vatten kväveoxid(ii) ammoniak tillsätts 14. Reaktionshastigheten mellan zink och saltsyra minskar när zink mals när HCl tillsätts med uppvärmning över tiden 15. Reaktionshastigheten mellan zink och saltsyra ökar med malning av zink samtidigt som lösningen kyls samtidigt som lösningen späds över tiden 16. I reaktionen är nedbrytningshastigheten 0,016 mol/(l min). Vilken är bildningshastigheten (i mol/(L min))? 0,008 0,016 0,032 0. I reaktionen är bildningshastigheten 0,012 mol/(l min). Vad är nedbrytningshastigheten (i mol/(L min))? 0,006 0,012
4 0,024 0, Hastigheten för en elementär reaktion beror på koncentrationerna enligt följande: 19. Hastigheten för en elementär reaktion beror på koncentrationerna enligt följande: 20. Både och och interagerar med den högsta hastigheten vid rumstemperatur och 21. 22 reagerar med den högsta hastigheten med vatten vid rumstemperatur Magnesium reagerar med den högsta hastigheten vid rumstemperatur med zinkvatten med utspädd ättiksyra av silvernitratlösning med koppar saltsyra med syre
5 23. Reaktionshastigheten för sönderdelning till enkla ämnen ökar med tillsats av en ökning i tryck och kylning med en ökning av volymen av reaktionskärlet 24. Reaktionshastigheten för krackning av oktan i gasfasen ökar med kylning , en ökning av trycket ökar reaktionskärlets volym minska trycket ökar reaktionskärlets volym 26. Vilket påstående om katalysatorer är felaktigt? Katalysatorer deltar i en kemisk reaktion Katalysatorer ändrar den kemiska jämvikten Katalysatorer ändrar reaktionshastigheten Katalysatorer accelererar både framåt- och bakåtreaktionen salpetersyra 28. Hastigheten för en kemisk reaktion påverkas inte av förändringar i koncentrationen av ammoniak
6 tryck vätekoncentration temperatur 29. Reaktionen mellan väte och fluor brom jod klor sker med den lägsta hastigheten 30. För att öka hastigheten på en kemisk reaktion är det nödvändigt att öka koncentrationen av järnjoner mala järn minska temperaturen minska syran koncentration 31. Väte reagerar med högst hastighet med brom jod fluor klor 32. Vid rumstemperatur reagerar väte mest aktivt med svavelkväve klor brom 33. Reaktionshastigheten mellan järn och saltsyralösning kommer att minska med ökande temperatur, späd ut syran , öka syrakoncentrationen, mal järn 34. För att öka hastigheten på hydrolysreaktionen av etylacetat, tillsätt ättiksyra, tillsätt etanol värm lösningen för att öka trycket 35. Med den högsta hastigheten under normala förhållanden interagerar vatten med
7 kalciumoxid järn kiseloxid (IV) aluminium 36. Reaktionshastigheten ökar med ökande koncentration, sjunkande temperatur, ökande tryck, ökande temperatur 37. Ökande kvävekoncentration ökar reaktionshastigheten 38. Reaktionshastigheten för zink med saltsyra beror inte på på koncentrationen av syra, temperatur, tryck, ytarea av kontaktreagenser 39. Interaktionen mellan 40 fortskrider med lägsta hastighet vid rumstemperatur. Hastigheten för en kemisk reaktion kommer att öka med tillsats av fosfor en ökning av syrekoncentrationen en ökning av koncentrationen av fosforoxid (V) en minskning av syrevolymen som tas 41. En ökning av reaktionshastigheten underlättas av:
8 tillsats av svavel temperaturökning 42. Reaktionen mellan 43 fortskrider med högsta hastighet. Reaktion 44 fortskrider med högsta hastighet vid rumstemperatur. För att öka hastigheten för en kemisk reaktion är det nödvändigt att öka mängden krom och öka koncentration av vätejoner minska temperaturen öka vätekoncentrationen järn (III) metall zink metall nickel bariumhydroxidlösning 46. Hastigheten för den kemiska reaktionen beror inte på koncentrationen av saltsyra temperaturen på koncentrationen av väte graden av malning av magnesium 47. Ökningen av reagensernas kontaktyta påverkar inte reaktionshastigheten mellan svavel och järnkisel och syre väte och syre zink och saltsyra
9 48. Med den största hastigheten interagerar natriumhydroxid med metalliskt zinkkoppar(II)sulfat, salpetersyra, järn(II)sulfid 49. Hastigheten för den kemiska reaktionen beror på mängden fosfor som tas upp, temperaturen för koncentrationen av fosfor oxid (V), volymen syre som tas 50. Med den högsta hastigheten vid reaktion 51 fortskrider vid rumstemperatur. Reaktion 52 fortskrider med den högsta hastigheten vid rumstemperatur. En ökning av reaktionshastigheten underlättas av: en minskning av trycket, en minskning av koncentrationen, en kylning av systemet, en ökning av temperaturen 53. Reaktionshastigheten mellan zink och en lösning av saltsyra kommer att minska om reaktionsblandningen upphettas för att späda ut syran
10 passera väteklorid genom reaktionsblandningen, använd zinkpulver 54. Vid rumstemperatur reagerar kaliumkalciummagnesiumaluminium med vatten med den högsta hastigheten 55. För att öka hastigheten på hydrolysreaktionen av 1-brompropan är det nödvändigt att tillsätta syra , sänk koncentrationen av 1-brompropan, höj temperaturen, höj koncentrationen av propanol 56. Hastighet Reaktionen mellan magnesium och kopparsulfatlösning beror inte på koncentrationen av salttemperatur i reaktionskärlets volym, ytarean av kontakt med reagenserna
Uppgifter A20 i kemi 1. Hastigheten för reaktionen mellan kväve och väte kommer att minska med 1) en minskning av temperaturen 2) en ökning av kvävekoncentrationen 3) en katalysator används 4) en ökning av trycket Faktorer som påverkar
1. Från den föreslagna listan över ämnen, välj två ämnen, med var och en av vilka järn reagerar utan uppvärmning. zinkklorid koppar(ii)sulfat koncentrerad salpetersyra utspädd saltsyra
Test: "Kemisk reaktions hastighet". Testad: Datum: Uppgift 1 Formel för att hitta hastigheten för en homogen reaktion 1) 2) 3) 4) Uppgift 2 Matematiskt uttryck van't Hoff regel 1) 2) 3) 4) Uppgift
Uppgifter 5. Enkla och komplexa ämnen. Oorganiska ämnen 1. Ämnen vars formler är amfoter hydroxid respektive syra amfoter hydroxid och saltbas och syra
Kemiska egenskaper hos baser och syror 1. Reagerar med en lösning av kaliumhydroxid 2. En lösning av svavelsyra reagerar med en lösning 3. En lösning av svavelsyra reagerar inte 4. Koppar(II)hydroxid reagerar
Uppgifter A8 i kemi 1. Zink reagerar med en lösning Metaller reagerar med lösningar av salter av mindre aktiva metaller. Mg, Na, Ca är mer aktiva metaller än zink, så reaktionen av dessa salter är inte möjlig.
1. Välj två oxider från den föreslagna listan som reagerar med saltsyralösning, men som inte reagerar med natriumhydroxidlösning. CO SO 3 CuO MgO ZnO 2. Välj två från den föreslagna listan
"Reversibla och irreversibla kemiska reaktioner. Kemisk jämvikt. Förskjutning i kemisk jämvikt under påverkan av olika faktorer.". Testad: Datum: Uppgift 1 Koefficient framför formeln för bildat vatten
Samling av uppgifter i kemi för 9:e medicinska klassen sammanställd av Gromchenko I.A. Moscow Education Center 109 2012 Massfraktion av det lösta ämnet. 1. 250 g lösning innehåller 50 g natriumklorid. Bestämma
2016 1. 4,2 g litium löstes i 250 ml vatten, sedan tillsattes 200 g av en 20% lösning av koppar(ii)sulfat. Bestäm massfraktionen av salt i den resulterande Som svar, skriv ner reaktionsekvationerna som anges i
Uppgiftsbank 11:e klass kemi 1. Den elektroniska konfigurationen motsvarar jonen: 2. Partiklarna och och och och har samma konfiguration 3. Magnesium- och
1. En fällning bildas inte under växelverkan mellan vattenlösningar och och och 2. En fällning bildas inte under växelverkan mellan vattenlösningar och och och 3. Vatten bildas i jonbytesreaktionen under växelverkan mellan och och och
Uppgifter 9. Kemiska egenskaper hos enkla ämnen: metaller och icke-metaller 1. Järn reagerar med kalciumklorid brom natriumoxid natriumhydroxid 2. Klor reagerar med salpetersyrasulfat
Uppgiftsbank kemi årskurs 9 1. Grundämnet har tre elektroner på 2:a energinivån. Serienummer på grundämnet 3 5 7 13 2. Hur många elektroner finns i den yttre nivån av elementet med serienumret
Uppgifter för beredning 1. Vid förbränning av järn(II)sulfid i syre släpptes 28 liter svaveldioxid (i normala förhållanden). Beräkna massan av den ursprungliga järnföreningen i gram. Svar
Reaktioner som bekräftar förhållandet mellan olika klasser av oorganiska ämnen. 1. Natrium smältes med svavel. Den resulterande föreningen behandlades med saltsyra, den utvecklade gasen reagerade fullständigt med
KEMIENS TEORETISKA GRUNDLÄGGANDE 1. Den elektroniska konfigurationen av en inert gas har en jon 1) Fe 3+ 2) Fe 2+ 3) Co 2+ 4) Ca 2+ 2. Den elektroniska konfigurationen av en inert gas har en jon 1) O 2-2) S 2+ 3) Si 2+ 4) Br+
Rätt lösning på uppgift 31 måste innehålla fyra ekvationer. För rätt inmatning av varje reaktionsekvation kan du få 1 poäng. Maxpoängen för denna uppgift är 4 poäng. Alla sant
Kod Del 1 Del 2 C1 C2 C3 C4 C5 C6 Ʃ Slutpoäng Slutpoäng (av 100 poäng) (av 10 poäng) Introduktionsarbete för sökande till 10:e FH- och HB-klasserna Beslut (rätta svar är i fetstil)_
1. Vilket av följande element är det mest typiska icke-metalliskt? 1) Syre 2) Svavel 3) Selen 4) Tellur 2. Vilket av följande grundämnen har högst elektronegativitet? 1) Natrium
17. Mönster för kemiska processer. Begreppet hastigheten för en kemisk reaktion. Faktorer som påverkar förändringen i en kemisk reaktions hastighet Hastigheten för en kemisk reaktion är förhållandet mellan förändringen i koncentrationen
Alternativ 1743654 1. Bestäm atomerna av vilka två av de angivna elementen har en oparad elektron i grundtillståndet. 2. Skriv ner numren på de valda elementen i svarsfältet. Välj tre objekt
Uppgifter B5 i kemi 1. Matcha namnet på oxiden med formlerna för ämnen som den kan interagera med. OXIDNAMN A) kaliumoxid kolmonoxid (ii) B) kromoxid (iii) oxid
Uppgifter A19 i kemi 1. Natriumoxidens växelverkan med vatten avser reaktioner 1) föreningar, irreversibel 2) utbyte, reversibel 3) föreningar, reversibel 4) utbyte, irreversibel Natriumoxid - basisk
Kemiuppgifter A9 1. Vilken oxid reagerar med en lösning men reagerar inte med en lösning? MgO En basisk oxid, eftersom Mg är en metall med ett oxidationstillstånd på +2. Basiska oxider reagerar med syror, sura oxider,
1. Vilken är laddningen av kärnan i en kolatom? 1) 0 2) +6 3) +12 4) -1 2. Vad har atomerna 12 6C och 11 6C gemensamt? 1) Massantal 2) Antal protoner 3) Antal neutroner 4) Radioaktiva egenskaper
1. Vilken typ av kemisk bindning finns i bariumoxid? kovalent icke-polär metallisk kovalent polär jonisk 2. Vilken typ av kemisk bindning finns i klor(vii)oxid? kovalent polär jonisk kovalent
EXAM TEST I KEMI (EXTERN 9 KLASS) 1. Kemisk reaktion som fortskrider med bildning av en fällning a) h 2 SO 4 + BaCl 2 b) HNO 3 + KOH c) HCl + CO 2 d) HCl + Ag 2. Med vilken av ämnena a) karbonat
Sommaruppgifter i kemi: 1. Vilken kemisk mängd CO 2 -ämne innehåller lika många syreatomer som det finns i 160 g SO 3 -ämne? 2. Vad är den kemiska mängden av ämnet CH 4 innehåller
Uppgifter 3. Molekylernas struktur. Kemisk bindning 1. Vilken typ av kemisk bindning finns i bariumoxid? kovalent icke-polär metallisk kovalent polär jonisk 2. Vilken typ av kemisk bindning finns i klor(vii)oxid?
Uppgifter 11. Kemiska egenskaper hos baser. Syrors kemiska egenskaper 1. Reagerar med en lösning av kaliumhydroxid 2. En lösning av svavelsyra reagerar med en lösning 3. En lösning av svavelsyra reagerar inte
1. Från den föreslagna listan väljer du två föreningar där det finns en kemisk jonbindning. 2. En vätebindning bildas mellan vätemolekylerna av metanol toluen metanal metansyra
Federal Agency for Fisheries Federal State Budgetary Education Institute of Higher Professional Education "Astrakhan State Technical University" Utveckling
Alternativ 5 del 1 När du slutför uppgifterna för denna del i svarsbladet M I under numret på den uppgift du utför (A1 - A30), sätt tecknet "x" i rutan, vars nummer motsvarar antalet den du har valt
Kemiuppgifter A11 1. Järn(II)sulfid reagerar med en lösning av vart och ett av två ämnen: Järn(II)sulfid är ett olösligt salt, så det reagerar inte med andra salter utan reagerar
Kemisk reaktion. Tillstånd och tecken på kemiska reaktioner. Kemiska ekvationer 1. Vilken ekvation motsvarar nedbrytningsreaktionen? 2. Vilken ekvation motsvarar utbytesreaktionen? 3. Vad
1. Huvudegenskaperna uppvisas av grundämnets externa oxid: 1) svavel 2) kväve 3) barium 4) kol 2. Vilken av formlerna motsvarar uttrycket för graden av dissociation av elektrolyter: =
1. Vilken är laddningen av kärnan i en syreatom? 1) 2 2) +6 3) +7 4) +8 2. Vad är vanligt i atomerna 1 1H, 2 1H, 3 1H? 1) Massantal 2) Antal protoner 3) Antal neutroner 4) Radioaktiva egenskaper Inträdestester
Uppgifter A25 i kemi 1. Svavelsyra uppvisar oxiderande egenskaper i reaktionen, vars schema är: Oxidationsmedel tar emot elektroner och sänker oxidationstillståndet. Svavelsyra kan uppvisa oxidativa
Kemi årskurs 11. Demo 3 (45 minuter) 3 Diagnostiskt tematiskt arbete 3 som förberedelse för tentamen i KEMI på ämnena ”Struktur av ämnen: atomens struktur, kemisk bindning, kristallin
4. Uppgifter för att hitta massan (volym, mängd ämne), mass (volym) fraktion av reaktionsprodukten och massfraktion (massa) av den kemiska föreningen i blandningen. Problemlösning bör börja med en analys
Test 1 Periodisk lag och kemiska grundämnens periodiska system. Atomens struktur. 1. Hur skiljer sig atomer av isotoper av ett grundämne? 1) antalet protoner; 2) antalet neutroner; 3) antalet elektroner;
Uppgifter C2 i kemi 1. Ämnen anges: fosfor, klor, vattenlösningar av svavelsyra och kaliumhydroxid. 1. 2. 3. 4. 2. Givet: bromvätesyra, natriumpermanganat, natriumhydroxid och brom. Spelade in
Betyg 9 1. Vid dissociationen av 1 mol av vilka ämnen bildas det största antalet (i mol) joner? 1. Natriumsulfat 2. Järn(III)klorid 3. Natriumfosfat 4. Kobolt(II)nitrat
Demonstrationsversion av testmaterial för mellanliggande certifiering av elever i 9:e klass (i form av familjeutbildning och självutbildning) i KEMI 4 5 I den 4:e perioden i gruppens huvudundergrupp V (A)
UPPGIFTER FRÅN OLYMPIADENS KORRESPONDENSOMGÅNG ”UNGA TALANGER. KEMI» 2009/2010 LÄSÅR Det är nödvändigt att svara på uppgifterna i svarsfilen! I uppgifterna 1-20 ska du välja ett eller flera korrekta alternativ.
Demonstrationsversion av mellancertifieringen i kemi 11:e årskurs 2017-2018 läsår 1. Uppgift Bestäm vilka atomer av vilka två av elementen angivna i raden har en på den yttre energinivån
Uppgift 1. Elektronernas placering på järnatomens 3:e och 4:e elektroniska nivå anges: Vilken av elektronerna som anges med latinska bokstäver motsvarar följande kvanttal? n = 3; l =
Lösning av beräkningsproblem 1. Vid tömning av 160 g av en lösning av bariumnitrat med en massfraktion på 10 % och 50 g av en lösning av kaliumkromat med en massfraktion på 11 % fälldes en fällning ut. Beräkna massfraktionen av kaliumnitrat i det bildade
1. Vilken ekvation motsvarar nedbrytningsreaktionen? 2. Vilken ekvation motsvarar utbytesreaktionen? 3. Vilken ekvation motsvarar substitutionsreaktionen? 4. I en nedbrytningsreaktion åtföljd av en förändring
KEMI Alternativ 0000 Undervisning för sökande 3 timmar (180 minuter) avsätts för tentamensarbetet. Arbetet består av 2 delar varav 40 uppgifter. Om uppgiften inte kan slutföras omedelbart,
Beräkningsproblem i oorganisk kemi 1. Massfraktion av metall i oxiden av kompositionen som kännetecknar metallen: lika med 71,4%. Välj påståenden, a) reduceras INTE av väte från oxid b) används
FIPI Trial OGE 2018 i kemiutbildning alternativ 1 Utarbetad av Mustafina Ekaterina Andreevna 1 Figuren visar en atommodell 1) bor 2) aluminium 3) kväve 4) beryllium 2 Atomradius
Utvärderingsmaterial för den valbara kursen "Lösa problem av ökad komplexitet" för årskurs 0 Uppgiftsnummer Inträdeskontroll Kodifierare av innehållselement och krav på nivån på utexaminerades utbildning
Biljetter till övergångsexamen i kemi i årskurs 8 Biljett 1 1. Ämne kemi. Ämnen. Ämnen är enkla och komplexa. Ämnes egenskaper. 2. Syror. Deras klassificering och egenskaper. Biljett 2 1. Omvandlingar av ämnen.
Uppgifter A21 i kemi 1. Den kemiska jämvikten i systemet kommer att skifta mot reaktionsprodukterna med 1) en ökning av trycket 2) en ökning av temperaturen 3) en minskning av trycket 4) användningen av en katalysator Princip
Kemi årskurs 9. Demo 5 (90 minuter) 1 Diagnostiskt tematiskt arbete 5 som förberedelse för OGE i KEMI om ämnena "Icke-metaller IVA VIIA av grupper i det periodiska systemet för kemiska grundämnen D.I.
Jonbytesreaktioner: uppgifter för beredning 1. Några droppar av en lösning av ämne Y sattes till ett provrör med en lösning av salt X. Som ett resultat av reaktionen observerades en fällning. Från den föreslagna listan
Atomens struktur och den periodiska lagen för D.I. Mendeleev 1. Laddningen av kärnan i en atom av ett kemiskt element belägen i den 3:e perioden, grupp IIA är 1) +12 2) +2 3) +10 4) + 8 2. Vad är kärnatomens laddning (+Z),
Uppgift i kemi för dig som går 10:e klass 2018-03-31 Alternativ 1 1. Hur gör man följande omvandlingar: klor - väteklorid - rubidiumklorid - klor? Skriv reaktionsekvationerna 2. En blandning av syre och
Specifikation av slutarbetet för mellancertifiering av elever i årskurs 11 i kemi
Alternativ 1 Del A A 1. Laddningen av fosforatomens kärna är 1) + 5; 2) +15; 3) +16; 4) +3 A 2. I Mg-AI-Si-serien ändras egenskaperna 1) från metalliskt till icke-metalliskt 3) från surt till basiskt 2) från basiskt till basiskt
Uppgifter 10. Oxiders kemiska egenskaper 1. Svavel(vi)oxid reagerar med natriumnitrat klor aluminiumoxid kiseloxid 2. Svavel(iv)oxid reagerar med koppar(ii) sulfid kol syre
Järn 1. 7. Är följande bedömningar om egenskaperna hos järn och aluminiumoxid korrekta? A. Både aluminium och järn bildar stabila oxider i +3-oxidationstillståndet. B. Järn(III)oxid är amfoter. 2.
Kommunal självstyrande allmän utbildningsinstitution Huvudsaklig allmän utbildning School of Zarubino Village Kemibiljetter Kemilärare Somova N.Kh. 2012 Tentamensbiljetter i kemi Teoretisk
1. KRAV PÅ NIVÅN PÅ FÖRBEREDELSEN AV akademiker Som ett resultat av att studera kemi ska studenten: känna till / förstå: - kemisk symbolik: tecken på kemiska grundämnen, kemikalieformler och kemiska ekvationer
4.1.3 Uppgifter i klass 11 1. En av de viktiga egenskaperna hos en kovalent bindning är dess längd. Vilken av följande föreningar har den kortaste bindningslängden? 1. HF 2. HCl 3. HBr 4. HI 2. Stor mängd
KEMI, årskurs 11 Alternativ 1, mars 2014 Regionalt diagnostiskt arbete på KEMIALTERNATIV 1 Del A Vid slutförande av uppgifter A1 A9 i svarsformulär 1, under numret på uppgiften som utförs, sätt tecknet "x" i rutan,
KEMI, årskurs 11 Alternativ 1, mars 2014 Regionalt diagnostiskt arbete på KEMIALTERNATIV 1 Del A Vid slutförande av uppgifter A1 A9 i svarsformulär 1, under numret på uppgiften som utförs, sätt tecknet "x" i rutan,
Hastigheten för en kemisk reaktionär lika med förändringen i mängden av ett ämne per tidsenhet i en enhet av reaktionsutrymmet Beroende på typen av kemisk reaktion (homogen eller heterogen) ändras reaktionsutrymmets karaktär. Reaktionsutrymmet brukar kallas det område där den kemiska processen är lokaliserad: volym (V), area (S).
Reaktionsutrymmet för homogena reaktioner är volymen fylld med reagens. Eftersom förhållandet mellan mängden av ett ämne och en volymenhet kallas koncentration (c), är hastigheten för en homogen reaktion lika med förändringen i koncentrationen av utgångsämnena eller reaktionsprodukterna över tiden. Skilj mellan genomsnittliga och momentana reaktionshastigheter.
Den genomsnittliga reaktionshastigheten är:
där c2 och cl är koncentrationerna av de initiala ämnena vid tidpunkterna t2 och t1.
Minustecknet "-" i detta uttryck sätts när man bestämmer hastigheten genom förändringen i koncentrationen av reagenser (i detta fall Dс< 0, так как со временем концентрации реагентов уменьшаются); концентрации продуктов со временем нарастают, и в этом случае используется знак плюс «+».
Reaktionshastigheten vid en given tidpunkt eller den momentana (sanna) reaktionshastigheten v är lika med:
Reaktionshastigheten i SI har enheten [mol×m-3×s-1], andra kvantitetsenheter [mol×l-1×s-1], [mol×cm-3×s-1], [mol ×cm –3×min-1].
Hastigheten för en heterogen kemisk reaktion v kallas, förändringen i mängden av reaktanten (Dn) per tidsenhet (Dt) per ytenhet av fasseparationen (S) och bestäms av formeln:
eller genom derivatan:
Enheten för hastigheten för en heterogen reaktion är mol/m2 s.
Exempel 1. Klor och väte blandas i ett kärl. Blandningen upphettades. Efter 5 s blev koncentrationen av väteklorid i kärlet lika med 0,05 mol/dm3. Bestäm den genomsnittliga bildningshastigheten för saltsyra (mol/dm3 s).
Beslut. Vi bestämmer förändringen i koncentrationen av väteklorid i kärlet 5 s efter reaktionens början:
där c2, cl - slutlig och initial molär koncentration av HCl.
Dc (HCl) \u003d 0,05 - 0 \u003d 0,05 mol / dm3.
Beräkna den genomsnittliga hastigheten för bildning av väteklorid med hjälp av ekvation (3.1):
Svar: 7 \u003d 0,01 mol / dm3 × s.
Exempel 2 Följande reaktion sker i ett kärl med en volym av 3 dm3:
C2H2 + 2H2®C2H6.
Den initiala massan av väte är 1 g. Efter 2 s efter starten av reaktionen blir massan av väte 0,4 g. Bestäm den genomsnittliga bildningshastigheten för C2H6 (mol / dm "× s).
Beslut. Massan av väte som kom in i reaktionen (mpror (H2)) är lika med skillnaden mellan den initiala massan av väte (mref (H2)) och den slutliga massan av oreagerat väte (tk (H2)):
tpror. (H2) \u003d tis (H2) - mk (H2); tpror (H2) \u003d 1-0,4 \u003d 0,6 g.
Låt oss beräkna mängden väte:
= 0,3 mol.
Vi bestämmer mängden C2H6 som bildas:
Enligt ekvationen: från 2 mol H2 bildas 1 mol C2H6;
Enligt villkoret: från 0,3 mol H2 bildas ® x mol C2H6.
n(С2Н6) = 0,15 mol.
Vi beräknar koncentrationen av den bildade С2Н6:
Vi finner förändringen i koncentrationen av C2H6:
0,05-0 = 0,05 mol/dm3. Vi beräknar den genomsnittliga bildningshastigheten för C2H6 med hjälp av ekvation (3.1):
Svar: \u003d 0,025 mol / dm3 × s.
Faktorer som påverkar hastigheten för en kemisk reaktion . Hastigheten för en kemisk reaktion bestäms av följande huvudfaktorer:
1) arten av de reagerande ämnena (aktiveringsenergi);
2) koncentrationen av reagerande ämnen (lagen om massverkan);
3) temperatur (van't Hoff regel);
4) närvaron av katalysatorer (aktiveringsenergi);
5) tryck (reaktioner som involverar gaser);
6) malningsgraden (reaktioner som sker med deltagande av fasta ämnen);
7) typ av strålning (synlig, UV, IR, röntgen).
Beroendet av hastigheten för en kemisk reaktion på koncentrationen uttrycks av den grundläggande lagen för kemisk kinetik - lagen om massverkan.
Lagen om agerande massor . År 1865 uttryckte professor N. N. Beketov för första gången en hypotes om det kvantitativa förhållandet mellan reaktantmassorna och reaktionstiden: "... attraktionen är proportionell mot produkten av de verkande massorna." Denna hypotes bekräftades i massaktionslagen, som fastställdes 1867 av två norska kemister K. M. Guldberg och P. Waage. Den moderna formuleringen av lagen om massaktion är som följer: vid en konstant temperatur är hastigheten för en kemisk reaktion direkt proportionell mot produkten av koncentrationerna av reaktanter, tagna i potenser lika med de stökiometriska koefficienterna i reaktionsekvationen.
För reaktionen aA + bB = mM + nN har den kinetiska ekvationen för massverkans lag formen:
, (3.5)
var är reaktionshastigheten;
k- Proportionalitetskoefficient, kallad hastighetskonstanten för en kemisk reaktion (vid = 1 mol/dm3 k är numeriskt lika med ); - koncentration av reagens som är involverade i reaktionen.
Hastighetskonstanten för en kemisk reaktion beror inte på koncentrationen av reaktanterna, utan bestäms av reaktanternas natur och villkoren för att reaktionerna ska inträffa (temperatur, närvaron av en katalysator). För en speciell reaktion som fortskrider under givna betingelser är hastighetskonstanten ett konstant värde.
Exempel 3 Skriv den kinetiska ekvationen för lagen om massverkan för reaktionen:
2NO (g) + C12 (g) = 2NOCl (g).
Beslut. Ekvation (3.5) för en given kemisk reaktion har följande form:
.
För heterogena kemiska reaktioner inkluderar ekvationen för lagen om massverkan koncentrationerna av endast de ämnen som finns i gas- eller vätskefasen. Koncentrationen av ett ämne i den fasta fasen är vanligtvis konstant och ingår i hastighetskonstanten.
Exempel 4 Skriv den kinetiska ekvationen för lagen om massornas verkan för reaktioner:
a) 4Fe(t) + 302(g) = 2Fe2O3(t);
b) CaCO3 (t) \u003d CaO (t) + CO2 (g).
Beslut. Ekvation (3.5) för dessa reaktioner kommer att ha följande form:
Eftersom kalciumkarbonat är ett fast ämne, vars koncentration inte förändras under reaktionen, det vill säga i detta fall är reaktionshastigheten vid en viss temperatur konstant.
Exempel 5 Hur många gånger kommer reaktionshastigheten för oxidation av kväveoxid (II) med syre att öka om koncentrationerna av reagenserna fördubblas?
Beslut. Vi skriver reaktionsekvationen:
2NO + O2= 2NO2.
Låt oss beteckna de initiala och slutliga koncentrationerna av reagensen som c1(NO), cl(O2) respektive c2(NO), c2(O2). På samma sätt betecknar vi de initiala och slutliga reaktionshastigheterna: vt, v2. Sedan, med hjälp av ekvation (3.5), får vi:
.
Med villkoret c2(NO) = 2cl (NO), c2(O2) = 2c1(O2).
Vi finner v2 =k2 ×2cl(O2).
Ta reda på hur många gånger reaktionshastigheten kommer att öka:
Svar: 8 gånger.
Effekten av tryck på hastigheten för en kemisk reaktion är mest betydelsefull för processer som involverar gaser. När trycket ändras med n gånger minskar volymen och koncentrationen ökar n gånger, och vice versa.
Exempel 6 Hur många gånger kommer hastigheten för en kemisk reaktion mellan gasformiga ämnen som reagerar enligt ekvationen A + B \u003d C att öka om trycket i systemet fördubblas?
Beslut. Med hjälp av ekvation (3.5) uttrycker vi reaktionshastigheten innan vi ökar trycket:
.
Den kinetiska ekvationen efter ökning av trycket kommer att ha följande form:
.
Med en ökning av trycket med en faktor 2 kommer även volymen av gasblandningen, enligt Boyle-Mariottes lag (pY = const), att minska med en faktor 2. Därför kommer koncentrationen av ämnen att öka med 2 gånger.
Således är c2(A) = 2cl(A), c2(B) = 2cl(B). Sedan
Bestäm hur många gånger reaktionshastigheten kommer att öka med ökande tryck.
Kemiska reaktioner fortskrider med olika hastigheter: vid låg hastighet - under bildandet av stalaktiter och stalagmiter, med en medelhastighet - när du lagar mat, direkt - under en explosion. Reaktioner i vattenlösningar är mycket snabba.
Att bestämma hastigheten för en kemisk reaktion, såväl som att belysa dess beroende av processens förhållanden, är den kemiska kinetikens uppgift - vetenskapen om de lagar som styr förloppet av kemiska reaktioner i tiden.
Om kemiska reaktioner sker i ett homogent medium, till exempel i en lösning eller i en gasfas, sker interaktionen av de reagerande ämnena i hela volymen. Sådana reaktioner kallas homogen.
(v homog) definieras som förändringen i mängden ämne per tidsenhet per volymenhet:
där Δn är förändringen i antalet mol av ett ämne (oftast den initiala, men det kan också vara reaktionsprodukten); Δt - tidsintervall (s, min); V är volymen av gas eller lösning (l).
Eftersom förhållandet mellan mängden ämne och volym är den molära koncentrationen C, alltså
Således definieras hastigheten för en homogen reaktion som en förändring i koncentrationen av ett av ämnena per tidsenhet:
om systemets volym inte ändras.
Om en reaktion inträffar mellan ämnen i olika aggregationstillstånd (till exempel mellan ett fast ämne och en gas eller vätska), eller mellan ämnen som inte kan bilda ett homogent medium (till exempel mellan oblandbara vätskor), så sker den endast på ämnens kontaktyta. Sådana reaktioner kallas heterogen.
Det definieras som förändringen i mängden ämne per tidsenhet och yta.
där S är kontaktytan mellan ämnen (m 2, cm 2).
En förändring i mängden av ett ämne som reaktionshastigheten bestäms av är en extern faktor som observeras av forskaren. Faktum är att alla processer utförs på mikronivå. Uppenbarligen, för att vissa partiklar ska reagera måste de först och främst kollidera och kollidera effektivt: inte för att spridas som bollar i olika riktningar, utan på ett sådant sätt att de "gamla bindningarna" i partiklarna förstörs eller försvagas och " nya” kan bildas.”, och för detta måste partiklarna ha tillräcklig energi.
De beräknade uppgifterna visar att till exempel i gaser är kollisioner av molekyler vid atmosfärstryck i miljarder per 1 sekund, det vill säga alla reaktioner borde ha gått omedelbart. Men det är inte. Det visar sig att endast en mycket liten del av molekylerna har den energi som krävs för att åstadkomma en effektiv kollision.
Den minsta överskottsenergi som en partikel (eller partikelpar) måste ha för att en effektiv kollision ska inträffa kallas aktiverings energi Ea.
På vägen för alla partiklar som kommer in i reaktionen finns det alltså en energibarriär lika med aktiveringsenergin E a . När den är liten finns det många partiklar som kan övervinna den, och reaktionshastigheten är hög. Annars krävs en "push". När du tar med en tändsticka för att tända en spritlampa tillhandahåller du ytterligare energi E a som krävs för effektiv kollision mellan alkoholmolekyler och syremolekyler (övervinner barriären).
Hastigheten för en kemisk reaktion beror på många faktorer. De viktigaste är: reaktanternas beskaffenhet och koncentration, tryck (vid reaktioner som involverar gaser), temperatur, verkan av katalysatorer och ytan på reaktanterna vid heterogena reaktioner.
Temperatur
När temperaturen stiger ökar i de flesta fall hastigheten för en kemisk reaktion avsevärt. På 1800-talet Den holländska kemisten J. X. Van't Hoff formulerade regeln:
En ökning av temperaturen för varje 10 ° C leder till en ökning avreaktionshastighet med 2-4 gånger(detta värde kallas reaktionens temperaturkoefficient).
Med en ökning av temperaturen ökar molekylernas medelhastighet, deras energi och antalet kollisioner något, men andelen "aktiva" molekyler som deltar i effektiva kollisioner som övervinner reaktionens energibarriär ökar kraftigt. Matematiskt uttrycks detta beroende av relationen:
där v t 1 och v t 2 är reaktionshastigheterna vid de slutliga t 2- respektive initiala t 1-temperaturerna, och γ är temperaturkoefficienten för reaktionshastigheten, som visar hur många gånger reaktionshastigheten ökar med varje 10 ° C ökning i temperatur.
Men för att öka reaktionshastigheten är det inte alltid möjligt att höja temperaturen, eftersom utgångsmaterialen kan börja sönderdelas, lösningsmedel eller själva ämnena kan avdunsta, etc.
Endotermiska och exoterma reaktioner
Reaktionen av metan med atmosfäriskt syre är känt för att åtföljas av frigörandet av en stor mängd värme. Därför används den i vardagen för matlagning, uppvärmning av vatten och uppvärmning. Naturgas som tillförs hem genom rör är 98 % metan. Reaktionen av kalciumoxid (CaO) med vatten åtföljs också av frigörandet av en stor mängd värme.
Vad kan dessa fakta säga? När nya kemiska bindningar bildas i reaktionsprodukterna, Mer energi än vad som krävs för att bryta de kemiska bindningarna i reaktanterna. Överskottsenergi frigörs i form av värme och ibland ljus.
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + Q (energi (ljus, värme));
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + Q (energi (värme)).
Sådana reaktioner bör fortgå lätt (eftersom en sten lätt rullar nedför).
Reaktioner där energi frigörs kallas EXOTERMISK(från latinets "exo" - ut).
Till exempel är många redoxreaktioner exoterma. En av dessa vackra reaktioner är en intramolekylär oxidationsreduktion som sker inuti samma salt - ammoniumdikromat (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 (energi).
En annan sak är motreaktionen. De liknar att rulla en sten uppför. Det är fortfarande inte möjligt att få metan från CO 2 och vatten, och det krävs kraftig uppvärmning för att få bränd kalk CaO från kalciumhydroxid Ca (OH) 2. En sådan reaktion sker endast med ett konstant inflöde av energi från utsidan:
Ca (OH) 2 \u003d CaO + H 2 O - Q (energi (värme))
Detta tyder på att brytningen av kemiska bindningar i Ca(OH) 2 kräver mer energi än vad som kan frigöras under bildningen av nya kemiska bindningar i CaO- och H 2 O-molekyler.
Reaktioner där energi absorberas kallas ENDOTERMISK(från "endo" - inuti).
Reaktantkoncentration
En förändring i trycket med deltagande av gasformiga ämnen i reaktionen leder också till en förändring i koncentrationen av dessa ämnen.
För att en kemisk interaktion ska uppstå mellan partiklar måste de effektivt kollidera. Ju högre koncentration av reaktanter, desto fler kollisioner och följaktligen desto högre reaktionshastighet. Till exempel brinner acetylen väldigt snabbt i rent syre. Detta utvecklar en temperatur som är tillräcklig för att smälta metallen. På grundval av en stor mängd experimentellt material formulerade 1867 norrmännen K. Guldenberg och P. Waage, och oberoende av dem 1865, den ryske vetenskapsmannen N. I. Beketov grundlagen för kemisk kinetik, som fastställer reaktionens beroende. hastighet på koncentrationen av reagerande ämnen.
Hastigheten för en kemisk reaktion är proportionell mot produkten av koncentrationerna av reaktanterna, tagna i potenser lika med deras koefficienter i reaktionsekvationen.
Denna lag kallas också lagen om massaktion.
För reaktionen A + B \u003d D kommer denna lag att uttryckas enligt följande:
För reaktionen 2A + B = D uttrycks denna lag enligt följande:
Här är C A, C B koncentrationerna av ämnena A och B (mol/l); k 1 och k 2 - proportionalitetskoefficienter, kallade reaktionens hastighetskonstanter.
Den fysiska betydelsen av reaktionshastighetskonstanten är inte svår att fastställa - den är numeriskt lika med reaktionshastigheten där koncentrationerna av reaktanterna är 1 mol / l eller deras produkt är lika med en. I detta fall är det tydligt att reaktionens hastighetskonstant endast beror på temperaturen och inte beror på koncentrationen av ämnen.
Lagen om agerande massor tar inte hänsyn till koncentrationen av reaktanter i fast tillstånd, eftersom de reagerar på ytor och deras koncentrationer är vanligtvis konstanta.
Till exempel, för förbränningsreaktionen av kol, bör uttrycket för reaktionshastigheten skrivas enligt följande:
dvs reaktionshastigheten är endast proportionell mot syrekoncentrationen.
Om reaktionsekvationen endast beskriver den övergripande kemiska reaktionen, som sker i flera steg, kan hastigheten för en sådan reaktion på ett komplext sätt bero på koncentrationerna av utgångsämnena. Detta beroende bestäms experimentellt eller teoretiskt baserat på den föreslagna reaktionsmekanismen.
Katalysatorernas verkan
Det är möjligt att öka reaktionshastigheten genom att använda speciella ämnen som förändrar reaktionsmekanismen och styr den längs en energimässigt gynnsammare väg med lägre aktiveringsenergi. De kallas katalysatorer (från latin katalys - förstörelse).
Katalysatorn fungerar som en erfaren guide som leder en grupp turister inte genom ett högt pass i bergen (att övervinna det kräver mycket ansträngning och tid och är inte tillgängligt för alla), utan längs de omvägar som är kända för honom, längs vilken du kan övervinna berget mycket lättare och snabbare.
Det är sant att man på en omväg inte kommer riktigt dit huvudpasset leder. Men ibland är det precis vad man behöver! Det är så katalysatorer, som kallas selektiva, fungerar. Det är tydligt att det inte finns något behov av att bränna ammoniak och kväve, men kväveoxid (II) finner användning vid framställning av salpetersyra.
Katalysatorer– Det här är ämnen som deltar i en kemisk reaktion och ändrar dess hastighet eller riktning, men i slutet av reaktionen förblir oförändrade kvantitativt och kvalitativt.
Att ändra hastigheten på en kemisk reaktion eller dess riktning med hjälp av en katalysator kallas katalys. Katalysatorer används i stor utsträckning inom olika industrier och inom transport (katalysatorer som omvandlar kväveoxider i bilavgaser till ofarligt kväve).
Det finns två typer av katalys.
homogen katalys, där både katalysatorn och reaktanterna är i samma aggregationstillstånd (fas).
heterogen katalys där katalysatorn och reaktanterna befinner sig i olika faser. Till exempel, sönderdelningen av väteperoxid i närvaro av en fast mangan (IV) oxidkatalysator:
Katalysatorn i sig förbrukas inte som ett resultat av reaktionen, men om andra ämnen adsorberas på dess yta (de kallas katalytiska gifter), blir ytan inoperabel och katalysatorregenerering krävs. Därför, innan den katalytiska reaktionen utförs, renas utgångsmaterialen grundligt.
Till exempel, vid framställning av svavelsyra genom kontaktmetoden, används en fast katalysator - vanadin(V)oxid V 2 O 5:
Vid framställning av metanol används en fast "zink-krom"-katalysator (8ZnO Cr 2 O 3 x CrO 3):
Biologiska katalysatorer - enzymer - fungerar mycket effektivt. Av kemisk natur är dessa proteiner. Tack vare dem fortgår komplexa kemiska reaktioner med hög hastighet i levande organismer vid låga temperaturer.
Andra intressanta ämnen är kända - inhibitorer (från latinets inhibere - att fördröja). De reagerar med aktiva partiklar i hög hastighet för att bilda inaktiva föreningar. Som ett resultat avtar reaktionen kraftigt och stannar sedan. Inhibitorer tillsätts ofta specifikt till olika ämnen för att förhindra oönskade processer.
Till exempel stabiliseras väteperoxidlösningar med inhibitorer.
Reaktanternas natur (deras sammansättning, struktur)
Menande aktiverings energiär den faktor genom vilken påverkan av de reagerande ämnenas natur på reaktionshastigheten påverkas.
Om aktiveringsenergin är låg (< 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.
Om aktiveringsenergin är hög(> 120 kJ/mol), detta innebär att endast en försumbar del av kollisioner mellan interagerande partiklar leder till en reaktion. Hastigheten för en sådan reaktion är därför mycket långsam. Till exempel är utvecklingen av ammoniaksyntesreaktionen vid normal temperatur nästan omöjlig att märka.
Om aktiveringsenergierna för kemiska reaktioner har mellanvärden (40120 kJ/mol), kommer hastigheterna för sådana reaktioner att vara genomsnittliga. Sådana reaktioner inkluderar växelverkan av natrium med vatten eller etylalkohol, avfärgning av bromvatten med etylen, växelverkan av zink med saltsyra, etc.
Kontaktyta av reaktanter
Hastigheten för reaktioner som sker på ytan av ämnen, d.v.s. heterogena, beror, allt annat lika, på egenskaperna hos denna yta. Det är känt att krita i pulverform löser sig mycket snabbare i saltsyra än en krita med lika stor massa.
Ökningen av reaktionshastigheten beror främst på ökning av kontaktytan hos utgångsämnena, såväl som ett antal andra skäl, till exempel en kränkning av strukturen hos det "korrekta" kristallgittret. Detta leder till att partiklarna på ytan av de bildade mikrokristallerna är mycket mer reaktiva än samma partiklar på en "slät" yta.
Inom industrin, för att utföra heterogena reaktioner, används en "fluidiserad bädd" för att öka kontaktytan på reaktanterna, tillförseln av utgångsmaterial och avlägsnande av produkter. Till exempel vid framställning av svavelsyra med hjälp av en "fluidiserad bädd" rostas pyrit.
Referensmaterial för att klara provet:
periodiska systemet
Löslighetstabell
Uppgift nummer 1
De leder till en minskning av reaktionshastigheten mellan eten och väte.
1) sänka temperaturen
3) användningen av en katalysator
Svar: 14
Förklaring:
1) sänka temperaturen
Att sänka temperaturen saktar ner hastigheten för alla reaktioner, vare sig den är exoterm eller endoterm.
2) ökning av etenkoncentrationen
Att öka koncentrationen av reaktanter ökar alltid reaktionshastigheten
3) användningen av en katalysator
Alla hydreringsreaktioner av organiska föreningar är katalytiska; avsevärt accelererad i närvaro av katalysatorer.
4) minskning av vätekoncentrationen
Att minska koncentrationen av de initiala reagensen minskar alltid reaktionshastigheten
5) tryckökning i systemet
Att öka trycket när åtminstone en av reaktanterna är en gas ökar reaktionshastigheten, eftersom i själva verket är detta detsamma som att öka koncentrationen av detta reagens.
Uppgift nummer 2
Metanol med propionsyra.
1) temperaturhöjning
2) tryckfall
3) sänka temperaturen
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 14
Förklaring:
1) temperaturhöjning
När temperaturen stiger ökar reaktionshastigheten (både exoterm och endoterm)
2) tryckfall
Det påverkar inte reaktionshastigheten på något sätt, tk. de initiala reagensen - metanol och propionsyra, är vätskor, och trycket påverkar endast hastigheten för de reaktioner där minst ett reagens är en gas
3) sänka temperaturen
En sänkning av temperaturen minskar hastigheten för varje reaktion (både exoterm och endoterm).
4) användningen av stark oorganisk syra som katalysator
Interaktionen mellan alkoholer och karboxylsyror (förestringsreaktion) påskyndas i närvaro av starka mineralsyror (oorganiska)
5) bestrålning med ultraviolett ljus
Förestringsreaktionen fortskrider enligt jonmekanismen, och ultraviolett ljus påverkar endast vissa reaktioner som fortskrider enligt mekanismen för fria radikaler, till exempel metanklorering.
Uppgift nummer 3
Framåt reaktionshastighet
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q
ökar med:
1) öka koncentrationen av kväve
2) minskning av kvävekoncentrationen
3) öka koncentrationen av ammoniak
4) en minskning av koncentrationen av ammoniak
5) temperaturhöjning
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 15
Uppgift nummer 4
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser från vilka beror inte på hastighetsreaktion
2C (tv) + CO 2 (g) → 2CO (g)
1) graden av malning av kol
2) temperatur
3) mängden kol
4) CO-koncentration
5) CO 2 -koncentration
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 34
Uppgift nummer 5
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser under vilka reaktionshastigheten
2CaO (tv) + 3С (tv) → 2CaC 2 (tv) + CO 2 (g)
ökar.
1) öka koncentrationen av CO 2
2) sänka temperaturen
3) tryckökning
4) temperaturhöjning
5) graden av malning av CaO
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 45
Uppgift nummer 6
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser som inte tillhandahålla påverka reaktionshastigheten
HCOOCH3 (1) + H2O (1) → HCOOH (1) + CH3OH (1).
1) förändring i koncentrationen av HCOOCH 3
2) användningen av en katalysator
3) tryckökning
4) temperaturhöjning
5) förändring i HCOOH-koncentration
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 35
Uppgift nummer 7
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser som leder till en ökning av reaktionshastigheten
S (tv) + O2 (g) → SO2 (g).
1) ökning av koncentrationen av svaveldioxid
2) temperaturhöjning
3) minskad syrekoncentration
4) sänka temperaturen
5) ökning av syrekoncentrationen
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 25
Uppgift nummer 8
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser som påverkar inte på reaktionshastigheten
Na 2 SO 3 (lösning) + 3 HCl (lösning) → 2 NaCl (lösning) + SO 2 + H 2 O.
1) förändring i koncentrationen av saltsyra
2) tryckförändring
3) temperaturförändring
4) förändring i koncentrationen av natriumsulfit
5) förändring i koncentrationen av natriumklorid
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 25
Uppgift nummer 9
Från den föreslagna listan över ämnen, välj två par vardera, vars reaktion fortskrider med högsta hastighet vid rumstemperatur.
1) zink och svavel
2) lösningar av natriumkarbonat och kaliumklorid
3) kalium och utspädd svavelsyra
4) magnesium och saltsyra
5) koppar och syre
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 34
Uppgift nummer 10
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser som leder till en ökning av reaktionshastigheten
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g).
1) ökning av syrekoncentrationen
2) sänka temperaturen
3) ökning av koldioxidkoncentrationen
4) ökning av metankoncentrationen
5) tryckminskning
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 14
Uppgift nummer 11
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser som leder till en ökning av reaktionshastigheten
2AgNO3 (tv) → 2Ag (tv) + O2 (g) + 2N02 (g).
1) sänka trycket i systemet
2) tryckökning i systemet
3) temperaturhöjning
4) graden av slipning av silver
5) malningsgraden av silvernitrat
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 35
Uppgift nummer 12
Från den föreslagna listan över ämnen, välj två par, vars reaktion fortskrider med lägsta hastighet vid rumstemperatur.
1) kopparsulfat (lösning) och natriumhydroxid (lösning)
2) natrium och vatten
3) magnesium och vatten
4) syre och zink
5) svavelsyra (lösning) och kaliumkarbonat (lösning)
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 34
Uppgift nummer 15
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser som leder till en ökning av reaktionshastigheten
Fe (tv) + 2H + -> Fe2+ + H2 (g).
1) en ökning av koncentrationen av järnjoner
2) metalljärnslipning
3) lägga till några järnbitar
4) ökning av syrakoncentrationen
5) temperatursänkning
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 24
Uppgift nummer 16
Från den föreslagna listan över ämnen, välj två par, vars reaktionshastighet mellan dessa beror inte på från en ökning av kontaktytan för reagenserna.
1) svavel och järn
2) kisel och syre
3) väte och syre
4) svaveldioxid och syre
5) zink och saltsyra
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 34
Uppgift nummer 17
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser som leder till en ökning av hastigheten för reaktionen av kväve med väte.
1) temperaturhöjning
2) användning av en inhibitor
3) användningen av en katalysator
4) minskning av ammoniakkoncentrationen
5) minskning av vätekoncentrationen
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 13
Uppgift nummer 18
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser som inte leda till en förändring i reaktionshastigheten
CH3COOC2H5 + OH - → CH3COO - + C2H5OH.
1) temperaturförändring
2) förändring i alkoholkoncentration
3) förändring i alkalikoncentration
4) förändring i saltkoncentration
5) förändring i eterkoncentration
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 24
Uppgift #19
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två influenser där hastigheten för esterhydrolysreaktionen kommer att öka avsevärt.
1) temperaturhöjning
2) tillsats av alkali
3) minskad alkoholkoncentration
4) minskning av koncentrationen av eter
5) tryckökning
Skriv ner numren på de valda typerna av reaktioner i fältet "SVAR".
Svar: 12
Uppgift nummer 20
Från den föreslagna listan över yttre påverkan, välj två påverkan som leder till en förändring i reaktionshastigheten mellan koppar och salpetersyra.
Kemiska reaktioner fortgår i olika hastigheter. Vissa av dem slutar helt på små bråkdelar av en sekund, andra på minuter, timmar, dagar. Dessutom kan samma reaktion fortskrida snabbt under vissa förhållanden, till exempel vid förhöjda temperaturer, och långsamt under andra, till exempel vid kylning; i detta fall kan skillnaden i hastigheten för samma reaktion vara mycket stor.
När man överväger reaktionshastigheten är det nödvändigt att skilja mellan reaktioner som inträffar i homogent system och reaktioner som sker i heterogena system.
En fas är en del av ett system separerad från dess andra delar av ett gränssnitt .
Ett homogent system kallas ett system som består av en fas (om reaktionen fortsätter i ett homogent system, sker den i hela volymen av detta system):
H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl
Heterogen - ett system som består av flera faser (om en reaktion sker mellan ämnen som bildar ett heterogent system, kan det bara ske på gränsytan mellan faserna som bildar systemet):
Fe + 2HCl \u003d FeCl2 + H2
Reaktionen sker endast på metallens yta, eftersom endast här kommer båda reaktanterna i kontakt med varandra. I detta avseende bestäms hastigheten för en homogen reaktion och hastigheten för en heterogen reaktion på olika sätt.
Vilket gasformigt system som helst, till exempel en blandning av kväve och syre, kan fungera som ett exempel på ett homogent system. Ett annat exempel på ett homogent system är en lösning av flera ämnen i ett lösningsmedel t.ex. en lösning av natriumklorid, magnesiumsulfat, kväve och syre i vatten. Exempel på heterogena system inkluderar följande system: vatten med is, mättad lösning med sediment, kol och svavel i luft. I det senare fallet består systemet av tre faser: två fasta och en gas.
Hastigheten för en homogen reaktion är förhållandet mellan förändringen i molkoncentrationen av reaktanter eller reaktionsprodukter till en tidsenhet:
V=∆C⁄∆t=∆n⁄(V∙∆t)
n är mängden ämne.
Hastigheten för en heterogen reaktion är förändringen i mängden av ett ämne som går in i en reaktion eller bildas under en reaktion per tidsenhet per ytenhet av fasytan:
V=∆n⁄(S∙∆t)
De viktigaste faktorerna som påverkar reaktionshastigheten är:
1. beskaffenheten av reaktanterna;
2. deras koncentration;
3. temperatur;
4. närvaron av katalysatorer i systemet;
5. hastigheten för vissa heterogena reaktioner beror också på rörelseintensiteten för vätskan eller gasen nära ytan där reaktionen sker, kontaktområdet.
Låt oss börja med det enklaste och viktigaste:
Reaktionshastighetens beroende av koncentrationerna av reaktanter.
En nödvändig förutsättning för att en kemisk interaktion ska uppstå mellan partiklarna i de initiala ämnena är deras kollision med varandra. Det vill säga att partiklarna måste komma nära varandra så att atomerna i en av dem skulle uppleva verkan av elektriska fält som skapas av den andras atomer. Därför är reaktionshastigheten proportionell mot antalet kollisioner som reaktanternas molekyler genomgår.
Antalet kollisioner är i sin tur desto större, ju högre koncentrationen är av var och en av utgångsämnena eller desto större är produkten av koncentrationerna av de reagerande ämnena. Så reaktionshastigheten är:
är proportionell mot produkten av koncentrationen av ämne A och koncentrationen av ämne B. Genom att beteckna koncentrationerna av ämnena A respektive B med [A] och [B] kan vi skriva^
v =k∙[A]∙ [V]
k - proportionalitetskoefficient - hastighetskonstanten för denna reaktion (bestäms experimentellt).
Den resulterande relationen uttrycker lagen massaktion för en kemisk reaktion som inträffar när två partiklar kolliderar: vid konstant temperatur är hastigheten för en kemisk reaktion direkt proportionell mot produkten av koncentrationerna av reaktanterna. (K. Guldberg och P. Waage 1867 G).
Det är logiskt att anta att om 3 partiklar deltar i reaktionen (sannolikheten för en samtidig kollision av fler än tre partiklar är extremt liten, är ekvationer som innehåller mer än 3 partiklar kedjereaktioner, som var och en sker separat och har sin egen hastighet) , då skrivs massaktionens lag i enlighet därmed:
v \u003d k ∙ [A] 2 ∙ [V]
v \u003d k ∙ [A] ∙ [B] ∙ [N]
Som kan ses är i detta fall koncentrationen av var och en av reaktanterna inkluderad i reaktionshastighetsuttrycket till en grad lika med motsvarande koefficient i reaktionsekvationen.
Värdet på hastighetskonstanten k beror på reaktanternas natur, på temperaturen och på närvaron av katalysatorer, men beror inte på koncentrationerna av ämnena.
I homogena reaktioner:
v =k∙3∙
I en heterogen reaktion inkluderar reaktionshastighetsekvationen koncentrationen endast gasformigt material :
2Na (fast) + H2 (gas) → 2NaH (fast)
I ett jämviktstillstånd, när hastigheten på den framåtriktade reaktionen är lika med hastigheten för den omvända reaktionen, är förhållandet uppfyllt:
aA + bB+… = zZ+dD+…
K=([A] a ∙ [B] b ...) ⁄ ([D] d ∙ [Z] z …)
För att uttrycka jämviktstillståndet i reaktioner mellan gasformiga ämnen används ofta deras partialtryck:
N2 (gas) + 3H2 (gas) → 2NH3 (gas)
Det är intressant:
Jämviktskonstantens beroende av temperatur och tryck. Som nämnts i artikeln om termodynamik, är jämviktskonstanten relaterad till Gibbs energi genom ekvationen:
Eller
Av denna ekvation kan man se att jämviktskonstanten är mycket känslig för en ökning/minskning av temperaturen, och nästan okänslig för en tryckförändring. Jämviktskonstantens beroende av entropi- och entalpifaktorerna visar dess beroende av reagensens natur.
Jämviktskonstantens beroende av reagensernas natur.
Detta beroende kan påvisas genom ett enkelt experiment:
Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H 2
Sn + 2HCl \u003d SnCl2 + H 2
Väte frigörs mer intensivt i den första reaktionen, eftersom Zn är en mer aktiv metall än Sn.
Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2
Zn + 2CH 3 COOH \u003d Zn (CH 3 COO) 2 + H 2
Väte frigörs mer intensivt i den första reaktionen, eftersom H 2 SO 4 är en starkare syra än CH 3 COOH.
Slutsats: Ju aktivare ämnet är, desto mer aktivt reagerar det. När det gäller syror är aktivitet deras styrka (förmågan att donera en proton), i fallet med metaller, en plats i spänningsserien.
Beroendet av hastigheten för heterogena reaktioner på intensiteten av rörelse av en vätska eller gas nära ytan där reaktionen inträffar, kontaktområdet.
Detta beroende påvisas också experimentellt. Här kommer beroendet av kontaktytan att visas; beroendet av gasens eller vätskans hastighet vid gränsytan är föremål för logik.
4Al (fast) +3O2 →2Al2O3
4Al (krossad) + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Al (krossad) reagerar mer intensivt med syre (en flampelare, om du vill upprepa - kasta lite silver i elden, men mycket noggrant, observera alla säkerhetsåtgärder) än Al (fast), den tänds inte ens .
Slutsats: malningsgraden påverkar reaktionshastigheten: ju finare ämne är, desto större kontaktyta för reaktanterna, desto högre är hastigheten för heterogena reaktioner.
Reaktionshastighetens beroende av temperaturen.
Den molekylärkinetiska teorin om gaser och vätskor gör det möjligt att beräkna antalet kollisioner mellan vissa ämnens molekyler under vissa förhållanden. Om vi använder resultaten av sådana beräkningar visar det sig att antalet kollisioner mellan molekylerna av ämnen under normala förhållanden är så stort att alla reaktioner borde fortgå nästan omedelbart. Men i verkligheten tar inte alla reaktioner slut snabbt. Denna motsägelse kan förklaras om vi antar att inte varje kollision av de reagerande ämnenas molekyler leder till bildandet av en reaktionsprodukt. För att en reaktion ska uppstå, det vill säga för bildning av nya molekyler, är det först nödvändigt att bryta eller försvaga bindningarna mellan atomerna i molekylerna av utgångsämnena. Det krävs en viss mängd energi för att göra detta. Om de kolliderande molekylerna inte har denna energi, då kommer kollisionen att bli ineffektiv - det kommer inte att leda till bildandet av en ny molekyl. Om den kinetiska energin hos de kolliderande molekylerna är tillräcklig för att försvaga eller bryta bindningarna, kan kollisionen leda till omarrangemang av atomer och bildandet av en molekyl av ett nytt ämne.
Energin som molekyler måste ha för att deras kollision ska leda till bildandet av ett nytt ämne kallas aktiveringsenergin för denna reaktion.
När temperaturen stiger ökar antalet aktiva molekyler. Det följer att hastigheten för en kemisk reaktion också måste öka med ökande temperatur.
Detta beroende uttrycks av van't Hoff-regeln: Med en ökning av temperaturen för var 10:e ℃ reaktionshastigheten ökar med 2-4 gånger:
V2 är den slutliga reaktionshastigheten, V1 är den initiala reaktionshastigheten; γ (∆t ℃)⁄10 är en temperaturkoefficient som visar hur många gånger hastigheten kommer att öka när temperaturen stiger med 10℃ (koefficientgrad).
Det är intressant:
Som nämnts ovan, för att kollisioner av molekyler ska vara användbara måste de ha en aktiveringsenergi. Aktiveringsenergin för olika reaktioner är olika. Dess värde är den faktor genom vilken påverkan av de reagerande ämnenas natur på reaktionshastigheten påverkas. För vissa reaktioner är aktiveringsenergin liten, för andra är den tvärtom stor.
Om aktiveringsenergin är mycket låg (mindre än 40 kJ/mol) så betyder det att en betydande del av kollisionerna mellan reaktanternas partiklar leder till reaktionen. Hastigheten på en sådan reaktion är stor. Om aktiveringsenergin för reaktionen är mycket hög (mer än 120 kJ/mol) betyder det att endast en mycket liten del av kollisioner mellan de interagerande partiklarna leder till att en kemisk reaktion uppstår. Hastigheten för en sådan reaktion är mycket långsam. Om aktiveringsenergin för reaktionen inte är mycket liten och inte särskilt stor (40-120 kJ / mol), kommer en sådan reaktion inte att gå mycket snabbt och inte särskilt långsamt. Hastigheten för en sådan reaktion kan mätas.
Reaktioner som kräver en märkbar aktiveringsenergi för sitt förlopp börjar med ett brott eller försvagning av bindningar mellan atomer i molekylerna i utgångsämnena. I detta fall övergår ämnena till ett instabilt mellantillstånd, kännetecknat av en stor mängd energi. Detta tillstånd kallas ett aktiverat komplex. Det är för dess bildning som aktiveringsenergin behövs. Det instabila aktiverade komplexet existerar under en mycket kort tid. Det sönderdelas för att bilda reaktionsprodukter. I det enklaste fallet är ett aktiverat komplex en konfiguration av atomer där gamla bindningar försvagas. Tänk på reaktionen:
Där i början är de initiala reagensen, sedan det aktiverade komplexet, sedan reaktionsprodukterna.
Denna energi som krävs för övergången av ämnen till ett aktiverat komplex kallas Gibbs aktiveringsenergi. Det är relaterat till entropin och entalpin för aktivering genom ekvationen:
Den energi som krävs för att överföra ämnen till tillståndet av ett aktiverat komplex kallas aktiveringsentalpi. H≠ Men lika viktig är aktiveringens entropi, den beror på antalet och orienteringen av molekyler i kollisionsögonblicket.
Det finns gynnsamma orienteringar ("a") och ogynnsamma ("b" och "c").
Energinivåerna i det reagerande systemet visas i diagrammet nedan. Det kan ses av det att endast de molekyler som har den nödvändiga Gibbs-aktiveringsenergin går in i interaktionen; den högsta punkten är tillståndet när molekylerna är så nära varandra och deras strukturer är förvrängda att det är möjligt att bilda reaktionsprodukter:
Således är Gibbs aktiveringsenergi en energibarriär som separerar reaktanter från produkter. Spenderade på aktivering av molekyler släpps sedan ut som värme.
Beroende på närvaron av en katalysator i systemet.Katalys.
Ämnen som inte förbrukas som ett resultat av reaktionen, men som påverkar dess hastighet, kallas katalysatorer.
Fenomenet att ändra hastigheten på en reaktion under inverkan av sådana ämnen kallas katalys. Reaktioner som sker under inverkan av katalysatorer kallas katalytiska.
I de flesta fall förklaras effekten av en katalysator av det faktum att den minskar reaktionens aktiveringsenergi. I närvaro av en katalysator fortskrider reaktionen genom olika mellanstadier än utan den, och dessa steg är energimässigt mer tillgängliga. Med andra ord, i närvaro av en katalysator, uppstår andra aktiverade komplex, och deras bildning kräver mindre energi än bildningen av aktiverade komplex som uppstår utan en katalysator. Således sänks reaktionens aktiveringsenergi; vissa molekyler, vars energi var otillräcklig för aktiva kollisioner, visar sig nu vara aktiva.
Skilj mellan homogen och heterogen katalys.
I fallet med homogen katalys bildar katalysatorn och reaktanterna en fas (gas eller lösning).
I fallet med heterogen katalys är katalysatorn närvarande i systemet som en oberoende fas. Vid heterogen katalys fortskrider reaktionen på katalysatorns yta; därför beror katalysatorns aktivitet på storleken och egenskaperna hos dess yta. För att ha en stor (”utvecklad”) yta måste katalysatorn ha en porös struktur eller vara i ett starkt krossat (mycket dispergerat) tillstånd. I praktisk tillämpning appliceras katalysatorn vanligtvis på en bärare som har en porös struktur (pimpsten, asbest, etc.).
Katalysatorer används i stor utsträckning inom den kemiska industrin. Under påverkan av katalysatorer kan reaktioner accelereras miljontals gånger eller mer. I vissa fall, under inverkan av katalysatorer, kan sådana reaktioner exciteras som praktiskt taget inte fortsätter utan dem under givna förhållanden.
Det är intressant:
Som redan nämnts inträffar en förändring i reaktionshastigheten i närvaro av en katalysator på grund av en minskning av aktiveringsenergin för dess individuella steg. Låt oss titta på detta mer i detalj:
(A...B)-aktiverat komplex.
Låt denna reaktion ha en hög aktiveringsenergi och fortgå med en mycket låg hastighet. Låt det finnas substans K (katalysator), som lätt interagerar med A och formning AK :
(A…K)-aktiverat komplex.
AK interagerar lätt med B för att bilda AB:
AK+B=(AK…B)=AB+K
(AK...B)-aktiverat komplex.
AK+B=(AK…B)=AB+K
Genom att summera dessa ekvationer får vi:
Allt ovanstående visas i grafen:
Det är intressant:
Ibland spelas katalysatorernas roll av fria radikaler, på grund av vilka reaktionen fortskrider enligt en kedjemekanism (förklaring nedan). Till exempel reaktion:
Men om vattenånga införs i systemet, bildas fria radikaler. ∙OH och H∙.
∙OH+CO=CO2 +H∙
H∙+O2 =∙OH+∙O
CO+∙O=CO2
Således fortskrider reaktionen mycket snabbare.
Kedjereaktioner. Kedjereaktioner fortsätter med deltagande av aktiva centra - atomer, joner eller radikaler (molekylfragment) som har oparade elektroner och som ett resultat uppvisar mycket hög reaktivitet.
Under interaktionshandlingarna av aktiva centra med molekyler av de ursprungliga substanserna bildas molekyler av reaktionsprodukten, såväl som nya aktiva partiklar - nya aktiva centra som kan interagera. Således fungerar aktiva centra som skapare av kedjor av successiva omvandlingar av substanser.
Ett exempel på en kedjereaktion är syntesen av väteklorid:
H2(gas)+ Cl2(gas)=2HCl
Denna reaktion orsakas av ljusets verkan. Absorption av ett kvantum av strålningsenergi λυ klormolekylen leder till dess excitation. Om vibrationsenergin överstiger bindningsenergin mellan atomer, bryts molekylen upp:
Cl2 +λυ=2Cl∙
De resulterande kloratomerna reagerar lätt med vätemolekyler:
Cl∙+H 2 =HCl+H∙
Väteatomen reagerar i sin tur lätt med klormolekylen:
H∙+Cl2 =HCl+Cl∙
Denna sekvens av processer fortsätter. Med andra ord leder ett absorberat ljuskvantum till bildandet av många HCI-molekyler. Kedjan kan sluta när partiklarna kolliderar med kärlets väggar, såväl som när två aktiva partiklar och en inaktiv kolliderar, vilket resulterar i att de aktiva partiklarna förenas till en molekyl och den frigjorda energin förs bort av inaktiv partikel. I sådana fall bryter kretsen:
Cl∙+Cl∙=Cl2
Cl∙+Cl∙+Z=Cl2 +Z∙
Var Z är den tredje partikeln.
Detta är mekanismen för en kedja till en rakkedjereaktion: med varje elementär interaktion bildar ett aktivt centrum, förutom reaktionsproduktens molekyl, ett nytt aktivt centrum.
Förgrenade kedjereaktioner inkluderar till exempel reaktionen av bildning av vatten från enkla ämnen. Följande mekanism för denna reaktion etablerades experimentellt och bekräftades genom beräkningar:
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∙
Sådana viktiga kemiska reaktioner som förbränning, explosioner, kolväteoxidationsprocesser (att erhålla alkoholer, aldehyder, ketoner, organiska syror) och polymerisationsreaktioner fortgår genom kedjemekanismen. Därför fungerar teorin om kedjereaktioner som den vetenskapliga grunden för ett antal viktiga grenar av ingenjörs- och kemisk teknik.
Kedjeprocesser inkluderar även kärnkedjereaktioner som inträffar till exempel i kärnreaktorer eller under explosionen av en atombomb. Här spelas rollen som en aktiv partikel av en neutron, vars penetration in i kärnan av en atom kan leda till dess sönderfall, åtföljd av frigörandet av hög energi och bildandet av nya fria neutroner som fortsätter kedjan av kärnomvandlingar.
Det är intressant:
Reaktionshastighet i heterogena system. Heterogena reaktioner är av stor betydelse inom tekniken.
Med tanke på heterogena reaktioner är det lätt att se att de är nära relaterade till processerna för materieöverföring. För att en reaktion, till exempel förbränning av kol ska kunna fortgå, är det faktiskt nödvändigt att den koldioxid som bildas under denna reaktion ständigt avlägsnas från kolets yta, och nya mängder syre skulle närma sig den. Båda processerna (återkallelse CO2 från ytan av kolet och försörjningen O2 till det) utförs genom konvektion (förskjutning av en massa av gas eller vätska) och diffusion.
Sålunda, under loppet av en heterogen reaktion, kan åtminstone tre stadier urskiljas:
1. Tillförsel av reaktanten till ytan;
2. Kemisk reaktion på ytan;
3. Avlägsnande av reaktionsprodukten från ytan.
I det stabila tillståndet av reaktionen fortskrider alla tre stadierna av den med samma hastighet. Dessutom är i många fall reaktionens aktiveringsenergi låg, och det andra steget (den faktiska kemiska reaktionen) skulle kunna fortgå mycket snabbt om tillförseln av reaktanten till ytan och avlägsnandet av produkten från den också skulle ske snabbt tillräckligt. Därför bestäms hastigheten för sådana reaktioner av hastigheten för ämnesöverföring. Det kan förväntas att med en ökning av konvektion kommer deras hastighet att öka. Erfarenheten bekräftar detta antagande. Så reaktionen av att bränna kol:
C + O 2 \u003d CO 2
vars kemiska skede kräver en liten aktiveringsenergi, fortskrider ju snabbare, desto mer intensivt syre (eller luft) tillförs kolet.
Men inte i alla fall bestäms hastigheten för en heterogen reaktion av ämnesöverföringshastigheten. Det avgörande steget för reaktioner, vars aktiveringsenergi är hög, är det andra steget - den faktiska kemiska reaktionen. Naturligtvis kommer hastigheten för sådana reaktioner inte att öka med ökad omrörning. Till exempel accelererar inte oxidationen av järn med syre från fuktig luft med en ökning av lufttillförseln till metallytan, eftersom aktiveringsenergin för det kemiska steget i processen här är ganska hög.
Steget som bestämmer reaktionshastigheten kallas det hastighetsbegränsande steget. I det första exemplet är det hastighetsbegränsande steget överföringen av materia, i det andra den faktiska kemiska reaktionen.
irreversibla och reversibla reaktioner. kemisk balans. Förskjutning i kemisk jämvikt. Le Chateliers princip.
Alla kemiska reaktioner kan delas in i två grupper: irreversibla och reversibla reaktioner. Irreversibla reaktioner fortsätter till slutet - tills en av reaktanterna är helt förbrukad. Reversibla reaktioner fortsätter inte till slutet: i en reversibel reaktion förbrukas ingen av reaktanterna helt. Denna skillnad beror på det faktum att en irreversibel reaktion bara kan fortsätta i en riktning. En reversibel reaktion kan fortgå både framåt och bakåt.
Tänk på två exempel:
1) Interaktionen mellan zink och koncentrerad salpetersyra fortsätter:
Zn + 4HNO3 → Zn (NO3)2 + NO2 + 2H2O
Med en tillräcklig mängd salpetersyra kommer reaktionen att avslutas först när all zink har lösts upp. Dessutom, om du försöker utföra denna reaktion i motsatt riktning - att passera kvävedioxid genom en lösning av zinknitrat, då kommer metallisk zink och salpetersyra inte att fungera - denna reaktion kan inte fortsätta i motsatt riktning. Således är interaktionen mellan zink och salpetersyra en irreversibel reaktion.
2) Syntesen av ammoniak fortskrider enligt ekvationen:
3H2+N2↔2NH3
Om en mol kväve blandas med tre mol väte, gynnsamma förhållanden för att reaktionen ska ske i systemet, och efter tillräckligt lång tid gasblandningen analyseras, kommer analysresultaten att visa att inte bara reaktionsprodukten (ammoniak) kommer att finnas i systemet, men också de initiala ämnena (kväve och väte). Om nu, under samma förhållanden, inte en kväve-väteblandning, utan ammoniak, sätts som utgångsämne, så kommer det att vara möjligt att finna att en del av ammoniaken sönderdelas till kväve och väte, och det slutliga förhållandet mellan mängderna av alla tre ämnena blir desamma som i så fall när man utgår från en blandning av kväve och väte. Således är syntesen av ammoniak en reversibel reaktion.
I ekvationerna för reversibla reaktioner kan pilar användas istället för likhetstecknet; de symboliserar reaktionens flöde både framåt och bakåt.
I reversibla reaktioner uppträder reaktionsprodukter samtidigt och deras koncentration ökar, men som ett resultat börjar den omvända reaktionen inträffa och dess hastighet ökar gradvis. När hastigheten för framåt- och bakåtreaktionen blir samma, kemisk jämvikt. Så i det sista exemplet etableras en jämvikt mellan kväve, väte och ammoniak.
Kemisk jämvikt kallas dynamisk jämvikt. Detta understryker att vid jämvikt inträffar både framåt- och bakåtreaktioner, men deras hastigheter är desamma, vilket gör att förändringar i systemet inte märks.
En kvantitativ egenskap hos kemisk jämvikt är en kvantitet som kallas konstanten för kemisk jämvikt. Låt oss ta en titt på reaktionen som ett exempel:
Systemet är i jämvikt:
Därav:
Jämviktskonstanten för denna reaktion.
Vid en konstant temperatur är jämviktskonstanten för en reversibel reaktion ett konstant värde som visar förhållandet mellan koncentrationerna av reaktionsprodukterna (täljare) och utgångsmaterial (nämnaren), som fastställs vid jämvikt.
Jämviktskonstantekvationen visar att under jämviktsförhållanden är koncentrationerna av alla ämnen som deltar i reaktionen sammankopplade. En förändring i koncentrationen av något av dessa ämnen innebär en förändring i koncentrationerna av alla andra ämnen; som ett resultat etableras nya koncentrationer, men förhållandet mellan dem motsvarar återigen jämviktskonstanten.
För att uttrycka jämviktskonstanten för heterogena reaktioner, såväl som uttrycket av massornas verkanslag, ingår koncentrationerna av endast de ämnen som är i gasfasen. Till exempel, för en reaktion:
jämviktskonstanten har formen:
Värdet på jämviktskonstanten beror på reaktanternas natur och på temperaturen. Det beror inte på närvaron av katalysatorer. Som redan nämnts är jämviktskonstanten lika med förhållandet mellan hastighetskonstanterna för framåt- och bakåtreaktionerna. Eftersom katalysatorn ändrar aktiveringsenergin för både framåt- och bakåtreaktionen med samma mängd, påverkar den inte förhållandet mellan deras hastighetskonstanter. Katalysatorn påverkar därför inte värdet av jämviktskonstanten och kan därför varken öka eller minska reaktionsutbytet. Det kan bara påskynda eller bromsa uppkomsten av jämvikt. Detta kan ses på diagrammet:
Förskjutning i kemisk jämvikt. Le Chateliers princip. Om systemet är i ett tillstånd av jämvikt, kommer det att förbli i det så länge som de yttre förhållandena förblir konstanta. Om förhållandena ändras, kommer systemet att gå ur balans - hastigheterna för de direkta och omvända processerna kommer att förändras olika - reaktionen kommer att fortsätta. Av största vikt är fall av obalans på grund av en förändring i koncentrationen av något av de ämnen som är involverade i jämvikten, trycket eller temperaturen.
Le Chateliers princip:
Om någon påverkan utövas på ett system i jämvikt, kommer jämvikten som ett resultat av de processer som sker i det att förskjutas i en sådan riktning att påverkan minskar.
Faktum är att när ett av ämnena ( påverkas av en ökning/minskning av koncentrationen av endast ett gasformigt ämne) involverade i reaktionen, skiftar jämvikten mot konsumtion av detta ämne. När trycket stiger skiftar det så att trycket i systemet minskar; när temperaturen stiger skiftar jämvikten mot en endoterm reaktion - temperaturen i systemet sjunker (mer om det nedan).
Le Chateliers princip gäller inte bara för kemiska, utan också för olika fysikalisk-kemiska jämvikter. Jämviktsförskjutning vid förändring av villkoren för sådana processer som kokning, kristallisation, upplösning sker i enlighet med Le Chatelier-principen.
1. En obalans på grund av en förändring i koncentrationen av något av ämnena som är involverade i reaktionen.
Låt väte, vätejodid och jodånga vara i jämvikt med varandra vid en viss temperatur och tryck. Låt oss införa ytterligare en mängd väte i systemet. Enligt lagen om massverkan kommer en ökning av vätekoncentrationen att innebära en ökning av hastigheten för framåtreaktionen - reaktionen för syntes av HI, medan hastigheten för den omvända reaktionen inte kommer att förändras. I riktning framåt kommer reaktionen nu att gå snabbare än i omvänd riktning. Som ett resultat kommer koncentrationerna av väte och jodånga att minska, vilket kommer att medföra en avmattning av den framåtriktade reaktionen, och koncentrationen av HI kommer att öka, vilket kommer att orsaka en acceleration av den omvända reaktionen. Efter en tid kommer hastigheterna för framåt- och bakåtreaktionerna igen att bli lika - en ny jämvikt kommer att upprättas. Emellertid kommer HI-koncentrationen nu att vara högre än den var före tillsatsen av H2, och H2-koncentrationen kommer att vara lägre.
Processen att ändra koncentrationer orsakade av obalans kallas förskjutning eller jämviktsförskjutning.
Om det i detta fall finns en ökning av koncentrationerna av ämnen på höger sida av ekvationen, så säger de att jämvikten skiftar åt höger, d.v.s. i riktning mot flödet av den direkta reaktionen; med en omvänd förändring av koncentrationerna talar de om en förskjutning av jämvikten åt vänster - i riktning mot den omvända reaktionen. I det här exemplet har jämvikten förskjutits åt höger. Samtidigt gick ämnet (H 2), vars ökning i koncentrationen orsakade en obalans, in i en reaktion - dess koncentration minskade.
Sålunda, med en ökning av koncentrationen av något av ämnena som deltar i jämvikten, skiftar jämvikten mot konsumtion av detta ämne; när koncentrationen av något av ämnena minskar skiftar jämvikten mot bildningen av detta ämne.
2. En obalans på grund av en tryckförändring (genom att minska eller öka systemets volym).
När gaser är involverade i reaktionen kan jämvikten störas av en förändring i systemets volym. Med en ökning av trycket genom att komprimera systemet skiftar jämvikten mot en minskning av volymen av gaser, dvs mot en minskning av trycket; med en minskning av trycket skiftar jämvikten mot en ökning av volymen, d.v.s. mot en ökning i tryck:
3H2+N2↔2NH3
Med ökande tryck kommer reaktionen att skifta mot bildning av ammoniak; när trycket minskar, mot reagenserna.
3. Ojämvikt på grund av temperaturförändringar.
Jämvikten för de allra flesta kemiska reaktioner skiftar med temperaturen. Faktorn som bestämmer riktningen för jämviktsförskjutningen är tecknet på reaktionens termiska effekt. Det kan visas att när temperaturen stiger skiftar jämvikten i den endotermiska reaktionens riktning, och när den minskar skiftar den i riktning mot den exoterma reaktionen:
Detta betyder att med en ökning av temperaturen kommer utbytet av jodväte att öka, med en minskning kommer jämvikten att skifta mot reagensen.
Fysikaliska metoder för att stimulera kemiska omvandlingar.
Ämnesreaktiviteten påverkas av: ljus, joniserande strålning, tryck, mekanisk verkan, radiolys, fotolys, laserfotokemi, etc. Deras essens är att på olika sätt skapa superjämviktskoncentrationer av exciterade eller laddade partiklar och radikaler, vars reaktioner med andra partiklar leder till vissa kemiska omvandlingar.