УрГУПС

Кафедра “ТКМ и химии”

Лаборатория химии

ОТЧЁТ

По лабораторной работе №4 на тему: “скорость химической реакции и химическое равновесие”

руководитель работы: исполнитель работы: Хворенкова А.Э студент группы СОа-112

Фамилия И.О.

г. Екатеринбург

2001г.

Теоретическая часть Направление течения химических реакций

При постоянном давлении Р и температуре Т (изобарно-изотермические условия) в химических системах могут протекать те реакции, для которых происходит уменьшение энергии Гиббса (G), т.е. изобарно-изотермического потенциала:

G= H -T S (1)

где Н- тепловой эффект реакции, энтальпия реакции, кДж/моль;

Т- температура в шкале градусов Кельвина (К);

S- измерение энтропии системы в ходе реакции, кДж/мольК;

Энтропия отражает движение частиц и является мерой разупорядоченности системы.

При уменьшении G в реакции G₂<G₁ и

G<0 …. (2)

Индекс 1 относится к исходному, а индекс 2 к конечному состоянию системы.

Из уравнения (1) и условия (2) следует, что при заданных Р и Т могут протекать экзотермические реакции ( Н<0), сопровождающиеся ростом энтропии ( S>0), а также эндотермические реакции ( H>0) при повышенных температурах, с наибольшим значением энтропийного фактора Т S>0.

Например, при нормальных условиях, реакция разложения известняка:

СаСО_3(к)=СаО_(к)+СО_2(г)-177,39 кДж.. (3)

Не происходит, т.к. она эндотермическая, Н>0 и G= 129,6 кД/моль. Однако при повышении температуры до 1000⁰ энтропийный фактор (Т S) резко увеличивается и во много раз превяшает энтальпию. Энергия Гиббса принимает отрицательное значение и реакция протекает полностью, до конца. Как известно, на применении этой реакции основана промышленность строительных материалов.

Скорость реакции

Химическая реакция есть одна из форм движении материи. Как любой материальный процесс она происходит во времени и пространстве. В пространстве, с конечной скоростью перемещаются реагирующие материальные частицы: атомы, молекулы, ионы. Поэтому скорость химической реакции () имеет определенную и конечную величину.

Под скоростью реакции понимается изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени. В ходе реакции концентрации (С) уменьшается, т.е. С₂<С₁ и С<0, поэтому

V_сред.= - С V_ист.= -dC (4)

d

где – время реакции. Величина V измеряется в моль/л*с.

скорость реакции зависит от концентрации веществ (закон действия масс) при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взятых в степени, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Для реакции: nA+ mB= pC+qД (5)

K[A]ⁿ[B]^m, (6)

где А и В- реагирующие вещества,

[А] и [В]- концентрации реагирующих веществ в молях на литр,

К- коэффициент пропорциональности, называется константой скорости химической реакции.

Константа скорости К определяется природой реагирующих веществ и зависит от температуры и от наличия –отсутствия катализаторов, но не зависит от концентрации веществ- участников реакции.

Скорость гетерогенной химической реакции относят к единице времени и к единице поверхности:

V= - C 1

S (7)

Пример. Как изменится скорость реакции между окисью углерода и кислородом, если концентрацию его увеличить в три раза?

Решение.

Уравнение реакции: 2СО+ О₂=2СО₂.

Начальная скорость реакции: ₁=K₁[CO]²[O₂].

После увеличения концентрации окиси углерода в три раза:

₂=K₂(3[CO]²)[O]=K₂9[CO]²[O₂]

Сравнивая, легко увидеть, что при увеличении концентрации СО в три раза скорость реакции увеличится в три раза.

Если в реакции участвует твердое вещество, то при вычислении скорость реакции следует учитывать концентрации лишь газообразных и растворенных веществ, так как твердые вещества реагируют только с поверхности.