Тема 5.3 Условия протекания химической реакции

Основные понятия и термины по теме: реакции соединения, разложения, замещения, обмена. Каталитические реакции. Обратимые и необратимые реакции. Гомогенные и гетерогенные реакции. Экзотермические и эндотермические реакции. Тепловой эффект химических реакций. Термохимические уравнения. Степень окисления. Окислитель и восстановление. Восстановитель и окисление. Метод электронного баланса. Понятие о скорости химических реакций. Зависимость скорости химических реакций от различных факторов: природы реагирующих веществ, их концентрации, температура, поверхности соприкосновения и использования катализаторов.

План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):

1. Классификация химических реакций.

2. Скорость химических реакций. Катализ.

3. Химическое равновесие.

Краткое изложение теоретических вопросов:

1. Существуют различные системы классификации химических реакций. Наиболее широко используют следующую классификацию: а) по числу и составу исходных веществ и продуктов, которые подразделяют на:- реакции соединения - реакции, при которых из двух или нескольких веществ образуется одно новое вещество:- реакции разложения - реакции, в результате которых из одного вещества образуется несколько новых веществ:- реакции замещения - реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают в молекулах других веществ:- реакции обмена - реакции, в результате которых два вещества обмениваются атомами или группировками атомов, образуя два новых вещества: б) выделение или поглощение теплоты: подразделяются на экзотермические и эндотермические. Выделение или поглощение энергии может быть обозначено в уравнении реакции соответственно знаком +Q или -Q. Реакции разложения обычно протекают с поглощением энергии, а присоединения -- с выделением энергии. в) изменение степени окисления химических элементов: реакции, в результате которых некоторые элементы, входящие в состав исходных веществ и продуктов, меняют свои степени окисления. г) наличие или отсутствие катализатора. Реакции, идущие с участием катализаторов, называются каталитическими. Не все реакции нуждаются в катализаторах, но многие без катализаторов практически идти не могут. д) обратимость реакций: делят на обратимые и необратимые.- реакции, протекающие в двух противоположных направлениях, называются обратимыми,- реакции, протекающие только в одном направлении - необратимыми. Признаками необратимости реакций в растворах является образование малодиссоциирующего вещества (осадка, газа или воды).Кроме того, одна и та же реакция по разным признакам может быть отнесена одновременно к нескольким типам. 2.Знание скоростей химических реакций имеет очень большое научное и практическое значение. Например, в химической про­мышленности при производстве того или иного вещества от ско­рости реакции зависят размеры и производительность аппаратуры, количество вырабатываемого продукта. При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо различать реакции, протекающие в гомогенной системе (гомогенные реакции), и реакции, протекающие в гетерогенной си­стеме (гетерогенные реакции). Скоростью гомогенной реакции называется количество веще­ства, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объема системы. V_гомог = Δ С/ Δt Скоростью гетерогенной реакции называется количество веще­ства, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице площади поверхности фазы. От чего же зависит скорость реакции? В первую очередь – от природы веществ: одни вещества реагируют мгновенно, другие – медленно;затем – от концентрации реагентов: чем она больше, тем чаще будут сталкиваться частицы;в-третьих, повышение температуры также будет ускорять реакцию: чем выше температура, тем легче частицам образовывать активированный комплекс и преодолеть энергетический барьер; для гетерогенных реакций самый важный фактор – площадь контакта реагентов (она напрямую зависит от степени измельчения); наконец, в присутствии веществ-катализаторов тоже достигается рост скорости реакции. Катализ и ингибирование: Есть вещества, которые влияют на скорость химической реакции, не являясь при этом реагентами. Они принимают в реакции самое непосредственное участие, но в результате реакции остаются неизменными. Такие вещества называются катализаторами, если они ускоряют реакцию, и ингибиторами, если замедляют ее. Механизм действия катализаторов объясняется образованием промежуточных соединений.

3. На смещение равновесия оказывает влияние:

1) изменение температуры: эндотермический процесс ускоряется в большей степени при повышении температуры и, наоборот, при понижении температуры ускоряется экзотермический процесс;

2) изменение давления (для реакций, протекающих в газовой фазе): при повышении давления равновесие реакции смещается в направлении образования веществ, занимающих меньший объем, и, наоборот, понижение давления способствует процессу, сопровождающемуся увеличением объема. Если реакция протекает без изменения объема, то изменение давления в системе не оказывает влияние на химическое равновесие.

3) изменение концентрации: увеличение концентрации исходных веществ приводит к увеличению скорости прямой реакции, при этом протекающий в системе процесс завершится, когда скорости прямой и обратной реакций станут равны и установится новое равновесие. Уменьшение концентрации одного из продуктов реакции (вывод из системы) приводит к смещению равновесия в сторону его образования.

Лабораторные работы Не предусмотрены

Вопросы для самоконтроля по теме:

1.Определить типы химических реакций по всем классификационным признакам: а)N₂+3H₂<->2NH₃+Q. б) Mg+H₂SO₄->MgSO₄+H₂+Q. 2. В какую сторону сместится равновесие реакции 2CO+O₂<->2CO₂+Q при повышении температуры, увеличении концентрации кислорода, увеличении давления.

3. При взаимодействии 22,4л сероводорода(H₂S)(н.у) с раствором CuSO₄ выпало 91,2 осадка. Вычислить массовую долю выхода реакции 4. Расставить коэффициенты методом электронного баланса: а) Al+S->Al₂S₃. б) Сu+ HNO_{3(конц )}->Cu(NO₃)₂+NO₂+H₂O