Презентация "Скорость химических реакций" по химии – проект, доклад. Презентация по аналитической химии "аналитические реакции в растворах" Факторы, влияющие на скорость реакций

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Скорость химических реакций Химическая кинетика изучает скорость и механизмы химических реакций

Гомогенные и гетерогенные системы Гетерогенные системы Фаза – совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых по составу и по всем физическим и химическим свойствам и отграниченных от других частей системы поверхностью раздела. Гомогенные системы состоят из одной фазы

Скорость химических реакций (для гомогенных систем) A + B = D + G C 0 = 0 ,5 моль/л C 1 = 5 моль/л  t = 10 c

Скорость химических реакций (для гомогенных систем) A + B = D + G C 0 = 2 моль/л C 1 = 0,5 моль/л  t = 10 c (для гетерогенных систем)

Факторы, от которых зависит скорость реакции Природа реагирующих веществ Концентрация веществ в системе Площадь поверхности (для гетерогенных систем) Температура Наличие катализаторов Опыт: влияние концентрации Опыт: щелочные металлы реагируют с водой Рубидий и цезий с водой

Влияние температуры Правило Вант-Гоффа При нагревании системы на 10 ˚С скорость реакции возрастает в 2-4 раза - температурный коэффициент Вант-Гоффа Якоб Вант-Гофф (1852-1911)

Катализ Йенс Якоб Берцелиус ввел термин « катализ » в 1835 г. Катализатор – вещество, изменяющее скорость реакции, участвует в промежуточных стадиях реакции, но не входит в состав продуктов реакции. 2SO 2 (г.) + O 2 (г.) 2SO 3 (г.) 2) SO 2 (г.) + NO 2 (г.)  SO 3 (г.) + NO (г.) 1) 2 NO (г.) + O 2 (г.)  2NO 2 (г.) Вильгельм Оствальд 1909 г. – Нобелевская премия «в признание работ по катализу»

Механизм разложения пероксида водорода 2 H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (1) H 2 O 2 = H + + HO 2 - (2) HO 2 - + H 2 O 2 = H 2 O + O 2 + OH - (3) OH - + H + = H 2 O Посмотрите опыт «Разложение пероксида водорода» Перейти к теме «катализ»

Разложение H 2 O 2 в присутствии Fe 3+ H 2 O 2 = H + + HO 2 - HO 2 - + Fe 3+ = Fe 2+ + HO 2 HO 2 + Fe 3+ = Fe 2+ + O 2 + H + Fe 2+ + H 2 O 2 = Fe 3+ + OH + OH - OH + H 2 O 2 = H 2 O + HO 2 Fe 2+ + HO 2 = Fe 3+ + HO 2 - OH - + H + = H 2 O . . . . . . Сравните с механизмом без участия катализатора

17 белых верблюдов Кай Линдерстрём-Ланг (1896-1959) Притча о катализе + 1 черный верблюжонок 1/2 1/3 1/9 18 9 6 2 17 + 1 черный верблюжонок

Терминология Катализ, катализатор Ингибитор Промоторы Каталитические яды Гомогенный и гетерогенный катализ Ферменты

Особенности ферментативного катализа Высокая избирательность и специфичность катализатора Жесткие требования к условиям протекания реакций Классификация ферментов Оксиредуктазы Трансферазы Гидролазы Лиазы Изомеразы Лигазы (синтетазы)

Теперь к вопросам ЕГЭ!

A20-2008-1 На скорость химической реакции между раствором серной кислоты и железом не оказывает влияния 1) концентрация кислоты 2) измельчение железа 3) температура реакции 4) увеличение давления

A20-2008-2 Для увеличения скорости химической реакции Mg (тв.) + 2 H + = Mg 2+ + H 2 (г.) необходимо 1) добавить несколько кусочков магния 2) увеличить концентрацию ионов водорода 3) уменьшить температуру 4) увеличить концентрацию ионов магния

A20-2008-3 C наибольшей скоростью при обычных условиях протекает реакция 1) 2 Ba + O 2 = 2BaO 2) Ba 2+ + CO 3 2- = BaCO 3 ↓ 3) Ba + 2H + = Ba 2+ + H 2 4) Ba + S = BaS

A20-2008-4 Для увеличения скорости реакции 2CO + O 2 = 2CO 2 + Q необходимо 1) увеличить концентрацию CO 2) уменьшить концентрацию О 2 3) понизить давление 4) понизить температуру

A20-2008- 5 Для увеличения скорости реакции Zn (тв.) + 2 H + = Zn 2+ + H 2 (г.) необходимо 1) уменьшить концентрацию ионов цинка 2) увеличить концентрацию ионов водорода 3) уменьшить температуру 4) увеличить концентрацию ионов цинка

1) Zn + HCl (5%p-p) 2) Zn + HCl (10%p-p) 3) Zn + HCl (20%p-p) 4) NaOH (5% p-p) + HCl (5% p-p) С наибольшей скоростью при обычных условиях протекает реакция

План:

• Скорость химической реакции
• Гетерогенные и гомогенные реакции
• Зависимость скорости реакции от различных факторов:

• Природа реагирующих веществ Концентрация веществ Площадь соприкосновения веществ Температура Присутствие катализаторов или ингибиторов
• Природа реагирующих веществ
• Концентрация веществ
• Площадь соприкосновения веществ
• Температура
• Присутствие катализаторов или ингибиторов

Обозначается ν

определяется изменением концентрации одного из реагирующих веществ или одного из продуктов реакции в единицу времени

Скорость химической реакции

v=± Δ c ∕ Δ t

Δ C =с 2 -с 1

1 моль/л∙с

1 кмоль/м 3 ∙мин

• Раздел химии, изучающий скорость химической реакции, называется химической кинетикой .

Гетерогенные реакции

• Это реакции идущие между веществами в неоднородной среде. Например, на поверхности соприкосновения твердого вещества и жидкости, газа и жидкости и т.д.

Гомогенные реакции

• Это реакции протекающие в однородной среде(нет поверхности раздела реагирующих веществ). Например в смеси газов или в растворах.

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

• природа реагирующих веществ;
• концентрация реагирующих веществ
• поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях).
• температура;
• действие катализаторов.

1. Природа реагирующих веществ.

• Под природой реагирующих веществ понимают их состав, строение, взаимное влияние атомов в неорганических и органических веществах.

Теория столкновений. Основная идея теории : реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.

• Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.
• К реакции приводят лишь эффективные соударения , т.е. такие при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые».
• Для этого частицы должны обладать достаточной энергией .

Минимальный избыток энергии, необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации Е а.

Величина энергии активации веществ – это фактор, посредством которого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции.

2. Концентрации реагирующих веществ.

• На основе большого экспериментального материала в 1867 г. норвежские учёные К. Гульдберг, и П Вааге и независимо от них в 1865 г. русский учёный Н.И. Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ.

Закон действующих масс.

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

• Гульдберг (1836-1902). Норвежский физикохимик.
• П. Вааге (1833-1900). Норвежский ученый.

3.Поверхность соприкосновения реагирующих веществ.

• Скорость реакции увеличивается благодаря :

- увеличению площади поверхности соприкосновения реагентов (измельчение);

- повышению реакционной способности частиц на поверхности образующихся при измельчении микрокристаллов;

- непрерывному подводу реагентов и хорошему отводу продуктов с поверхности, где идёт реакция.

• Фактор связан с гетерогенными реакциями, которые протекают на поверхности соприкосновения реагирующих веществ: газ - твердое вещество, газ - жидкость, жидкость - твердое вещество, жидкость - другая жидкость, твердое вещество - другое твердое вещество, при условии, что они не растворимы друг в друге .

V 2 вывод Чем больше площадь соприкоснове- ния реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции. " width="640"

Изучаемый фактор

Используемые вещества

Площадь соприкосновения реагирующих веществ

Fe (порошок) Fe (кнопка)

вывод

Чем больше площадь соприкоснове-

ния реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции.

4. Температура

• При увеличении температуры на каждые 10° С общее число столкновений увеличивается только на ~ 1,6 %, а скорость реакции увеличивается в 2-4 раза (на 100-300%).

• Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10° С, называют температурным коэффициентом.

Правило Вант-Гоффа

При повышении температуры на каждые 10 ◦ С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

• Я. Вант-Гофф (1852 -1911). Голландский химик. Один из основателей физической химии и стереохимии

V 2 вывод При нагревании скорость химической реакции повышается. " width="640"

Изучаемый фактор

Используемые вещества

Температура

вывод

При нагревании скорость химической реакции повышается.

5. Действие катализатора

• Можно изменить скорость реакции, используя специальные вещества, которые изменяют механизм реакции и направляют ее по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активации.
• Катализаторы – это вещества, участвующие в химической реакции и увеличивающие ее скорость, но по окончании реакции остающиеся неизменными качественно и количественно.
• Ингибиторы – вещества, замедляющие химические реакции.
• Изменение скорости химической реакции или ее направления с помощью катализатора называют катализом .

Различают два вида катализа:

• Гомогенный катализ , при котором и катализатор, и реагирующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии (фазе).

• Например, ферментативно-каталитические реакции в клетках организма проходят в водном растворе.

• Гетерогенный катализ , при котором катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах.

• Например, разложение пероксида водорода в присутствии твердого катализатора оксида марганца(IV):

2H 2 O 2 (ж) 2H 2 O(ж) + O 2 (г)

V 2 вывод Катализаторы – вещества, ускоряющие скорость химической реакции. Ингибиторы – уменьшают скорость реакции. " width="640"

Изучаемый фактор

Используемые вещества

Присутствие некоторых веществ

вывод

Катализаторы – вещества, ускоряющие скорость химической реакции.

Ингибиторы – уменьшают скорость реакции.

Итак, мы видим, что для протекания химической реакции молекулы исходных веществ должны сначала преодолеть активационный барьер Еа. Таким образом, активационный барьер может являться препятствием для самопроизвольного протекания даже очень "выгодных" с энергетической точки зрения экзотермических реакций. Например, если бы не было активационного барьера, реакция горения метана в кислороде начиналась бы сразу после соприкосновения метана с воздухом. В этом случае не только природный газ (в нем 95% метана), но и нефть, бензин, уголь, бумагу, одежду, мебель, деревянные постройки и все, что в принципе может гореть, пришлось бы тщательно изолировать от воздуха. К счастью, на пути самопроизвольного протекания этих экзотермических реакций стоит активационный барьер Еа. Когда мы подносим горящую спичку к открытой конфорке газовой плиты, мы заставляем какую-то часть молекул метана и кислорода "перескочить" активационный барьер, не преодолимый при комнатной температуре. В дальнейшем энергия активации для взаимодействия все новых и новых молекул метана и кислорода черпается уже из тепла самой экзотермической реакции.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Скорость химической реакции

Задачи исследования: 1. Дать определение понятию скорости химической реакции. 2. Экспериментально выявить факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Идут во всём объёме 2СО (г) + О 2(г) = 2СО 2(г) 2HBr (г) ↔H 2(г) + Br 2(г) NaOH (р) + HCl (р) = NaCl (р) +H 2 O (ж) F (тв) + S (тв) = FeS (тв) Идут на поверхности раздела фаз CaCO 3(тв) ↔CaO (тв) + CO 2(г) CO 2(г) +С (тв) = 2СО (г) 4H 2 O (ж) +3Fe (тв) ↔4H 2(г) +Fe 3 O 4(тв) Классификация реакций по фазовому составу

Средняя скорость гомогенной реакции Скорость гомогенной реакции определяется изменением концентрации одного из веществ в единицу времени υ = -/+ ΔC Δt моль л · с

Средняя скорость гетерогенной реакции - определяется изменением количества вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции за единицу времени на единице поверхности Взаимодействие происходит только на поверхности раздела между веществами S – площадь поверхности

Факторы, влияющие на скорость химической реакции Природа реагирующих веществ Концентрация Температура Катализатор, ингибитор Площадь соприкосновения Реакция происходит при столкновении молекул реагирующих веществ, её скорость определяется количеством столкновений и их силой (энергией)

Природа реагирующих веществ Реакционная активность веществ определяется: характером химических связей скорость больше у веществ с ионной и ковалентной полярной связью (неорганические вещества) скорость меньше у веществ с ковалентной малополярной и неполярной связью (органические вещества) υ (Zn + HCl = H 2 + ZnCl 2) > υ (Zn + CH 3 COOH = H 2 + Zn(CH3COO) 2 их строением скорость больше у металлов, которые легче отдают электроны (с большим радиусом атома) скорость больше у неметаллов, которые легче принимают электроны (с меньшим радиусом атома) υ (2K + 2 H 2 O = H 2 + 2KOH) > υ (2Na + 2 H 2 O = H 2 + 2NaOH)

Якоб Вант-Гофф (1852-1911) Температура повышает количество столкновений молекул. Правило Вант-Гоффа (сформулировано на основании экспериментального изучения реакций) В интервале температур от 0 ° С до 100 ° С при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза: Правило Вант-Гоффа не имеет силу закона. Лабораторная техника была несовершенна, поэтому: оказалось, что температурный коэффициент в значительном температурном интервале непостоянен невозможно было изучать как очень быстрые реакции (протекающие за миллисекунды), так и очень медленные (для которых требуются тысячи лет) реакции с участием больших молекул сложной формы (например, белков) не подчиняются правилу Вант-Гоффа v = v 0 ·  ∆ τ /10 - температурный коэффициент Вант-Гоффа

Концентрация Для взаимодействия веществ их молекулы должны столкнуться. Число столкновений пропорционально числу частиц реагирующих веществ в единице объёма, т.е. их молярным концентрациям. Закон действующих масс: Скорость элементарной химической реакции пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ, возведённых в степени равные их коэффициентам: 1867 г. К.Гульдберг и П.Вааге сформулировали закон действующих масс a A + b B  d D + f F v = k · c (A) a · c (B) b k - константа скорости реакции (v = k при c (A) = c (B) = 1 моль / л)

Площадь соприкосновения Скорость гетерогенной реакции прямо пропорциональна площади поверхности соприкосновения реагентов. При измельчении и перемешивании увеличивается поверхность соприкосновения реагирующих веществ, при этом возрастает скорость реакции Скорость гетерогенной реакции зависит от: а) скорости подвода реагентов к границе раздела фаз; б) скорости реакции на поверхности раздела фаз, которая зависит от площади этой поверхности; в) скорости отвода продуктов реакции от границы раздела фаз.

Профильный уровень На “3”- §13 с.126-139, упр. 1, с. 140. На “4”- §13 с.126-139,упр.1,2, с.140. На “5”- §13 с.126-139,упр.4,5, с.140. Базовый уровень На “3”- §12 с.49-55, упр. 5, с. 63. На “4”- §12 с. 49-55, задача 1 , с.63. На “5”- §12 с. 49-55,задача 2, с.63.

Продолжите фразу: “Сегодня на уроке я повторила…” “Сегодня на уроке я узнала…” “Сегодня на уроке я научилась…”

http://www.hemi.nsu.ru/ucheb214.htm http://www.chem.msu.su/rus/teaching/Kinetics-online/welcome.html О.С.Габриелян. Химия. 11 класс. Базовый уровень. Учебник для общеобразовательных учебных заведений, М., Дрофа, 2010 И.И.Новошинский, Н.С.Новошинская. Химия. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений, М., «ОНИКС 21 век»; «Мир и Образование», 2004 О.С.Габриелян, Г.Г.Лысова, А.Г.Введенская. Настольная книга учителя химии. 11 класс. М., Дрофа. 2004 К.К.Курмашева. Химия в таблицах и схемах. М., «Лист Нью ». 2003 Н.Б.Ковалевская. Химия в таблицах и схемах. М., « Издат-школа 2000». 1998 П.А.Оржековский, Н.Н.Богданова, Е.Ю.Васюкова.Химия. Сборник заданий. М.» Эксмо », 2011 Фотографии: http://www.google.ru/ Литература:

Спасибо за урок!

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Разноуровневая групповая работа по вариантам по теме "Скорость химической реакции. Химическое равновесие"....

Урок создан в модульной технологии на украинском языке. Урок сопровождается презентацией, которая прилагается....

Обобщающий урок по теме «Скорость химических реакций. Химическое равновесие». Цель: Обобщение теоретических знаний учащихся о скорости химической реакции, факторах, влияющих на скоро...

Cлайд 1

Cлайд 2

КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ ПО ПРИЗНАКУ ФАЗНОСТИ (АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ) ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ГОМОГЕННЫЕ ГЕТЕРОГЕННЫЕ (реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одной фазе) 2SO2(г) +O2(г)=2SO3(г) HCl(ж)+NaOH(ж)=NaCl(ж)+H2O Особенность: протекают во всём объёме реакционной смеси (реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных фазах) S(тв)+O2(г)=SO2(г) Zn(тв)+2HCl(ж)=ZnCl2(ж)+H2(г) Особенность: протекают на поверхности раздела фаз

Cлайд 3

СКОРОСТИ РЕАКЦИЙ Скорость гомогенной реакции Скорость гетерогенной реакции А (г) +В (г) = С (г) ∆V = V2-V1 ∆ t = t2-t1 V (гом) = ∆V /(∆ t * V) С = V / V (моль/л) V (гом) = ± ∆С/ ∆ t (моль/л*с) V (гет) = ± ∆V /(S*∆ t) (моль/м^2*с)

Cлайд 4

Факторы влияющие на скорость химической реакции Концентрация А+B=C+D V=k[A]*[B] Природа реагирующих веществ Площадь поверхности соприкосновения температура катализатор

Cлайд 5

Задача 1 В некоторый момент времени концентрация хлора в сосуде, в котором протекает реакция H2+Cl2=2HCl , была равна 0.06 моль/л. Через 5 сек. Концентрация хлора составила 0.02 моль/л. Чему равна средняя скорость данной реакции в указанный промежуток времени? Дано С1(Cl2)=0.06 моль/л С2(Сl2)=0.02 моль/л ∆ t = 5 сек V=? Решение H2+Cl2=2HCl V= -(C2 – C1)/ ∆ t = (0.02-0.06)/5 = = 0.008 (моль/л*с) Ответ: V = 0.008 (моль/л*с)

Cлайд 6

Задача 2 Как изменится скорость, протекающей в водном растворе, реакции FeCl3+3KCNS=Fe(CNS)3+3KCl при разбавлении реагирующей смеси водой в два раза Дано С(ионов) < 2 раза V2/V1=? Решение Fe(3+) + 3CNS(-) = Fe(CNS)3 V =k*^3 пусть до разбавления: х = Y = ^3 В результате разбавления концентрация ионов уменьшается: x/2 = y/2 = V2/V1 = k*(x/2)*(y/2)^3 = 16 Ответ: V2/V1 = 16 ^3 – в степени 3

Cлайд 7

Задача 3 Как изменится скорость реакции при повышении температуры от 55 до 100 ‘С, если температурный коэффициент скорости этой реакции равен 2.5 ? Дано γ =2.5 t1= 55 ‘ t2 = 100 ’ Vt2/Vt1=? Решение = 2.5*((100-55)/10) = =25^4.5 = (5/2)^9/9= 43.7 Ответ: скорость реакции увеличивается в 43.7 раза

Cлайд 8

Задача 4 При повышении температуры на 30 ‘С, скорость некоторой реакции увеличивается в 64 раза. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции? Дано Vt2/Vt1=64 t2 = 30 ’ γ =? Решение = γ^3 64 = γ^3 γ = 4 Ответ: температурный коэффициент скорости реакции равен 4.

Cлайд 9

Тест: закрепление знаний 1. Для уменьшения скорости реакции необходимо: а) увеличить концентрацию реагирующих веществ б) ввести в систему катализатор в) повысить температуру г) понизить температуру 2. С наибольшей скоростью протекает реакция: а) нейтрализации б) горение серы в воздухе в) растворение магния в кислоте г) восстановление оксида меди водородом 3. Укажите гомогенную реакцию. а) CaO+H2O=Ca(OH)2 б) S+O2=SO2 в) 2CO+O2=2CO2 г) MgCO3 MgO+CO2 4. Укажите гетерогенную реакцию. а) 2CO+O2=2CO2 б) H2+Cl2=2HCl в) 2SO2+O2=2SO2 (кат V2O5) г) N2O+H2=N2+H2O 5. Отметьте, какая реакция является одновременно гомогенной и каталитической. а) 2SO2+O2=2SO3 (кат NO2) б) CaO+CO2=CaCO3 в) H2+Cl2=2HCl г) N2+3H2=2NH3 (кат Fe)

Cлайд 10

Тест: закрепление знаний 6. Укажите, как изменится скорость бимолекулярной газовой реакции 2NO2=N2O4 при увеличении концентрации NO2 в три раза. а) увеличится в 3 раза б) уменьшится в 6 раз в) увеличится в 9 раз г) увеличится в 6 раз 7. Укажите какому процессу соответствует выражение закона действующих масс для скорости химической реакции V=k^x. а) S+O2=SO2 б) 2H2+O2=2H2O в) 2CO+O2=2CO2 г) N2+O2=2NO 8. Отметьте, скорость какого процесса не изменится, если увеличить давление в реакционном сосуде (t без изменения). а) 2NO+O2=2NO2 б) H2+Cl2=2HCl в) CaO+H2O=Ca(OH)2 г) N2O4=2NO2 9. Рассчитайте, чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 40’С её скорость уменьшилась в 81 раз.