Как называются реакции, идущие с выделением тепла, с погло- щением? Какой знак имеют значения их энтальпий?
Почему энтальпия взаимодействия гидроксида натрия с различ- ными сильными кислотами имеет одинаковое значение?
Вывести формулу для расчета постоянной калориметра, зная удельную теплоемкость стеклянного стакана и раствора. Почему в рас- чет не входит масса внешнего стакана?
Почему процесс нейтрализации всегда происходит с выделением тепла, а растворение твердых солей не всегда?
Сравнив графики изменения температуры раствора в двух кало- риметрах, выберите калориметр с лучшими характеристиками и обос- нуйте свой выбор.
τ, мин
Экспериментально установлено, что при взаимодействии 2,3 г натрия с водой выделяется 14,0 кДж теплоты. Вычислите энтальпию ре- акции.
Работа 8. СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Химические реакции очень сильно отличаются по скорости проте- кания. Например, взаимодействие водорода с хлором на свету происхо- дит мгновенно (взрыв), а коррозия металлов длится годами. Скорость и механизм химических реакций изучает химическая кинетика.
В химической кинетике реакции подразделяются на простые и сложные. Простые реакции протекают без образования промежуточных соединений (в одну стадию), а сложные – с образованием промежуточ- ных продуктов (в несколько стадий). Каждая стадия сложной реакции может рассматриваться как простая реакция. Среди последовательных стадий сложной реакции всегда имеется одна стадия, которая ограничи- вает скорость протекания всей реакции в целом. Она называется лими- тирующей стадией сложной химической реакции.
Скорость реакции зависит от концентрации взаимодействующих веществ, эта зависимость устанавливается законом действующих масс для скорости реакций. Согласно этому закону, для реакции, протекаю- щей по уравнению
aA + bB = Продукты скорость реакции определяется выражением
V kC n1 Cn 2 ,
A B
в котором k – константа скорости реакции; СA, и СBB – молярные концен- трации реагентов; показатели степени n1 и n2 называются частными ки- нетическими порядками реакции по веществам А и В, соответственно.
Сумма частных порядков реакции n1 + n2 = p представляет собой общий кинетический порядок реакции. Существуют реакции нулевого (p = 0), первого (р = 1), второго (р = 2) и третьего порядка (р = 3).
Для простых реакций частные порядки совпадают с коэффициен- тами перед реагентами в химическом уравнении реакции, а общий по- рядок равен сумме коэффициентов в левой части уравнения реакции.
Для сложной реакции общий кинетический порядок не совпадает с коэффициентами перед реагентами, но совпадает с порядком её лими- тирующей стадии. Иногда порядок сложной реакции выражается не це- лым, а дробным числом.
Примечание. Для некоторых сложных реакций кинетический порядок сов- падает с коэффициентами перед реагентами; такие реакции в химической ки- нетике называются формально простыми.
Кинетический порядок реакции определяют экспериментально обычно графическим методом. В реакциях нулевого порядка скорость реакции остается постоянной. График экспериментальных данных для такой реакции в координатах V(скорость) – С(концентрация) представляет прямую линию, параллельную оси абсцисс (рис. 9а). В реакциях перво- го порядка скорость реакции увеличивается пропорционально концен- трации (рис. 9б). В реакциях, порядок которых больше единицы, между V и С наблюдается экспоненциальная зависимость (рис. 9в).
V
|
а)
|
V
|
V
б)
|
в)
|
Рис. 9.
Зависимость скоро- сти (V) от концен- трации (С) в реакциях нулевого (а), первого (б) и второго (в) по-
|
|
C
|
C C
|
рядка.
|
Для того чтобы участвовать в реакции, молекулам необходима из- быточная энергия по сравнению со средней энергией молекул при дан- ной температуре. Эта избыточная энергия называется энергией актива- ции реакции; она обозначается Еа и измеряется в кДж/моль. Константа скорости реакции и энергия активации связаны уравнением Аррениуса:
RT
k ko e
Энергия активации Еа и множитель ko (его называют предэкспо- ненциальным множителем) являются постоянными величинами, харак- теризующими данную реакцию; в отличие от константы скорости k, они не зависят от температуры.
Энергию активации можно найти, если измерить константу скоро- сти реакции при двух температурах Т1 и Т2. При вычислении энергии активации потребуются не абсолютные значения константы скорости, а их отношение (k2 : k1). Это то же самое, что отношение скоростей реак- ции при двух температурах (V2 : V1) или отношение времени протека- ния реакции при Т1 к её времени при Т2 (1 : 2), так как все эти отноше- ния равны между собой:
k2 : k1 = V2 : V1 = 1 : 2.
Формулу для вычисления энергии активации можно получить, если записать уравнение Аррениуса два раза – для температур Т1 и Т2:
k 1
k o e
RT 1
и k 2
k o
e RT 2
разделить второе уравнение на первое, прологарифмировать полученное уравнение. После преобразований получается формула:
E 2 ,3 R T 1 T 2
lg 1 .
Достарыңызбен бөлісу: |
