МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАТИ - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО

КАФЕДРА

“МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ”

Кинетика и равновесие

Методические указания к лабораторным работам по курсу «ХИМИЯ»

СОСТАВИТЕЛИ:

БЕЛОВА С.Б

ГРИШИНА Н.Д.

ГОРЛАЧЕВА Т.К.

МОСКВА 2002

Цель работы: изучение влияния концентрации веществ на скорость химической реакции и смещение химического равновесия.

1.Скорость химической реакции

Переход системы из одного состояния в другое, в том числе и химическая реакция, всегда протекает во времени и измеряется скоростью химической реакции. Скорость химической реакции показывает число химических взаимодействий в единице объема¹или на единице площади поверхности раздела фаз²за единицу времени. Измеряетсяскорость реакции vизменением концентрацииСреагирующего вещества в единицу времениt :

v=±С₂-С₁/t₂-t₁=±∆С/∆t. (1)

Скорость реакции зависит от следующих факторов:

1. концентрации реагирующих веществ,

2. температуры и природы реагирующих веществ

3. присутствия в системе катализатора.

При практическом использовании химических реакций важно знать, с какой скоростью будет протекать данная реакция в тех или иных условиях, и как нужно изменять эти условия, чтобы реакция протекала с требуемой скоростью. Раздел химии, изучающий скорости химических реакций, называется химической кинетикой.

1. ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени некоторых чисел, определяемых опытным путем.

В общем случае для реакции

aA+bB+dD+…=fF+…

экспериментально определенная зависимость скорости от концентрации выражается кинетическим уравнением

v=kС^ά_AС^β_BС^δ_D,…………………………………………………….(2)

в котором:

- a,b, d – стехиометрические коэффициенты;

• α, β, δ – экспериментально определяемые числа, являющиеся степенями концентрации реагирующих веществ;

• k – константа скорости реакции.

Показатель степени концентрации реагирующих веществ в кинетическом уравнении реакции (α, β, δ) называется порядком реакции по данному веществу.

Общим порядком химической реакции, или простопорядком реакции, называется величина, равная сумме показателей степени концентрации реагентов в кинетическом уравнении реакции (α+ β+ δ).

2. ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

При повышении температуры обычно скорость химических реакций увеличивается в соответствии с правилом Вант-Гоффа, утверждающем. Что при повышении температуры на каждые 10⁰С скорость реакции и ее константа скорости увеличиваются в 2-4 раза:

v_Т+10/ v_Т= k_Т+10/k_Т=γ(≈2-4).(3)

Более точно зависимость константы скорости реакции kот температуры Т описываетсяуравнением Аррениуса

lnk=B-A/T, (4)

где А и В – постоянные, для определения которых достаточно иметь минимум лва значения константы скорости (самой скорости или времени прохождения процесса до некоторого предела) при двух температурах. Для этого составляется система из двух уравнений с двумя неизвестными А и В.

Коэффициент А, умноженный на газовую постоянную R, представляет собой энергию активации,Е_а:

Е_а=AR=R∙(T₁∙T₂ /T₂-T₁) ∙ln k₂/k₁=8,314∙2,303∙(T₁∙T₂ /T₂-T₁) ∙lg k₂/k₁=