Уравнения, связывающие концентрацию исходных веществ и время

Скорость реакции - количество вещества, образующееся в единице реакционного объёма (для гомогенной реакции) или на единице поверхности раздела фаз (для гетерогенной реакции) в единицу времени

Простые классифицируют по молекулярности. Молекулярность - число молекул, участвующих в элементарном химическом акте:

целое (+) число: 1,2, реже 3

1 – мономолекулярные:I₂ ® 2I

2 – бимолекулярные: H₂ + I₂ ® 2HI

3 – тримолекулярные: 2NO + Cl₂ ® 2NOCl

Запись простой реакции отражает механизм ее протекания, сложной– не отражает механизма протекания процесса: 2N₂O₅ ® O₂ + 2N₂ O₄

 Стадияи:

1 N₂O₅ ® O₂ + N₂O₃         быстро

2 N₂O₃ ® NO + NO₂          медленно

3 2NO₂  ® 2N₂O₄         быстро

медленная стадия (2) – лимитирующая стадия, определяет скорость

Cкорость реакции зависит от:

 1) природы реагирующих веществ,

 2) концентрации или давления реагирующих веществ,

 3) температуры

 4) катализатора

Влияние концентрации на скорость реакции

Условия протекания реакции A+B→ K +L:

1 - одновременное нахождение А и В в определённой точке реакционного пространства;

2 - удачное их столкновение.

Вероятность (ω) нахождения молекулы для каждого из веществ прямо пропорциональна его концентрации: ω_A = α×C^а_A,           ω_B = β×C ^в_B.

Вероятность одновременного нахождения обеих молекул в одной точке пространства, т.е. их столкновения:   ω = ω_A × ω_B = α×C^а _A × β×C^в _B.

γ – доля удачных столкновений

Уравнение, связывающее скорость реакции с концентрацией исходных веществ -  кинетическое.

Основное кинетическое уравнение                                                                 

k - константа скорости:

а) не зависит от концентрации

б) зависит от температуры, природы реагирующих веществ, катализатора, площади поверхности раздела фаз.

k – удельная скорость: , если С_А = С_В = 1моль/л

а, в – частные порядки реакции по веществам А и В (определяются экспериментально) n = (а + в) – общий порядок реакции

В простых  реакциях: n = 1, 2 редко 3 и общий порядок равен молекулярости. H₂ + I₂ ® 2HI – простая (элементарная) реакция

 а(Н₂) =1, в(I₂) =1 ,т.е. порядки реакции по веществам равны стехиометрическим коэффициентам n = 1+1 =2 Þ

 закон действующих масс для химической кинетики.

В сложных реакциях: n = 0, целочисленные, дробные, (-),(+) (определяются экспериментально)

Уравнения, связывающие концентрацию исходных веществ и время

 (Т = const)

  Реакции 1-ого порядка А ® В      CH₃OCH₃® CH₄ + H₂ + CO

      Кинетическое уравнение реакции первого порядка: .

,     lnC – lnC₀ = -kt Þ lnC = lnC₀ - kt

С₀ – исходная концентрация, С - концентрация в момент времени t                                     

 [ k] =[с^-1]   Для реакций 1-ого порядка зависимость lgC от t линейная:  

                        lgC

                      lgC_o

                                                                          t, с

период полупревращения τ_1/2:время, за которое прореагировала половина исходного количества вещества

C = 0,5C₀ Þ -не зависит от С_о для n=1   

   Реакции 2-ого порядка A + B → продукты или 2А ® продукты

  если C_0A = C_0B                                                 

 [л×моль^-1×с^-1]

Для реакции 2-ого порядка зависимость 1/С от t линейная                                          

C

                                                a                  tga = k

                1/C₀                             

                                                                                                       

                                                                          t                                                 

Период полупревращения для реакций 2-ого порядка C = ½ C₀

t _½ - обратно пропорционально начальной С₀

                          

Реакции 0-го – порядка:С = С₀ - kt; t_1/2 = С₀ /2k,  [k]= [моль л^-1 с^-1]

Реакции 3-его порядка:   ; [k]= [моль^-2 л² с^-1]

Задача 2.

В реакции второго порядка А + В ® D за 1 час концентрации веществ А и В уменьшились по сравнению с начальной с_{0 А} = с_{0 В} = 0,2 моль/л на 30 %. Определите константу скорости и скорость реакции в начальный момент времени и через час после начала реакции.

Решение. Концентрации веществ А и В за 1 час уменьшились на 0,3×с₀ = 0,06моль/л. Отсюда, через час концентрации составят с_А = с_В = 0,2 – 0,06 = 0,14(моль/л).

Для реакции II-го порядка

 

Отсюда

 

Задача 3.

Во сколько раз изменится скорость реакции 2СО(г) + О₂(г) ® 2СО₂(г)

при увеличении давления в системе в 10 раз? Температура системы поддерживается постоянной.

Решение. Предположим, что рассматриваемая реакция является элемен­тарной, т. е. для нее справедлив закон действующих масс: υ = k×с²(СО)×с(О₂).

Rонцентрация и парциальное давление связаны прямо пропорциональной зависимостью р_i = с_i×RT, получим, что υ= k×р²(СО)×р(О₂).

После увеличения давления в системе в 10 раз парциальное давление каж­дого из реагентов реагентов возрастет тоже в 10 раз,

Отсюда υ¢/υ = 1000. Следовательно, скорость реакции увеличится в 1000 раз.

---

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1278; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

1234Следующая ⇒

---

Мы поможем в написании ваших работ!