3.Химическая кинетика и равновесие

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