План ответа:
- Определение скорости химической реакции.
- Скорость химической реакции в гомогенной среде.
- Скорость химической реакции в гетерогенной среде.
- Факторы влияющие на скорость химической реакции.
Определение. Скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ (закон действия масс).
Математическое выражение определения.
υ=k·СА·СВ,
где СА и СВ - условное обозначение концентрации реагирующих веществ, а k-константа скорости
Скорость гомогенной химической реакции.
Определение. Скорость химической реакции в гомогенной среде определяется количеством вещества, прореагировавшего в единицу времени в единице объёма.
Математическое выражение определения.
υгомог=Δν /V·Δt,
так как Δν /V= Δc (где Δc- изменение концентрации)
то υгомог =Δc/Δt.
Пример: разложение пероксида водорода
2Н2О2=2Н2О+О2
υ=Δc(Н2О2) / Δt = Δc(Н2О) / Δt
Из этих формул следует, что уменьшение молярной концентрации пероксида водорода происходит с той же скоростью, как и увеличение концентрации воды.
Факторы, влияющие на скорость химической реакции.
1. Скорость гомогенных реакций обычно измеряется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени в единице объёма.
Сущность реакций металлов с водой заключается в том, что атомы металлов отдают электроны, т. е. окисляются. Атомы калия обладают большим атомным радиусом, чем атомы натрия, и поэтому отдают электроны гораздо энергичнее.
Металлы (калий, натрий) с одним и тем же веществом — водой — реагируют с различной скоростью (в одинаковом состоянии и при равных условиях).
2. Для веществ в растворенном состоянии и газов скорость химических реакций зависит от их концентрации. Чтобы произошла реакция, необходимо столкновение молекул реагирующих веществ. Частота же столкновений зависит от числа молекул в единице объема, т. е. от концентрации. Горение веществ в чистом кислороде происходит активнее, чем в воздухе, где концентрация кислорода почти в пять раз меньше.
3. Для веществ в твердом состоянии скорость химических реакций прямо
пропорциональна поверхности реагирующих веществ. При измельчении вещества увеличивается поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Вещества железо и сера в твердом состоянии реагируют достаточно быстро лишь при предварительном измельчении и перемешивании.
4. При повышении температуры скорость большинства химических реакций увеличивается.
При столкновении реагируют только те молекулы, которые обладают достаточной кинетической энергией. При повышении температуры доля активных молекул все возрастает. Со многими веществами кислород начинает реагировать с заметной скоростью уже при обыкновенной температуре (медленное окисление). При повышении температуры скорость окисления резко увеличивается и начинается бурная реакция (горение).
При повышении температуры на каждые 10ºС скорость химических реакций возрастает в среднем в два – четыре раза, что можно выразить в математически:
υt2= υt1∙γ t2- t1/10
где υt2 –скорость реакции при повышенной температуре; υt1- скорость реакции при начальной температуре; γ- температурный коэффициент.
5. Скорость химических реакций зависит от присутствия некоторых веществ. Вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами в итоге не расходуются, называются катализаторами, а вещества, которые замедляют скорость химических реакций— ингибиторами. Под действием катализаторов молекулы становятся реакционноспособными при более низкой температуре. Например, бертолетова соль (КClO3) становится реакционноспособной при 4000C, а в присутствии МпО2—при 2000 С.
Разложение бертолетовой соли и пероксида водорода ускоряется оксидом марганца (IV). В присутствии ингибиторов соляная кислота становится инертной по отношению к металлам.
Реакции ионного обмена. Условия их необратимости.
План ответа:
- Определение реакции ионного обмена.
- Условия необратимости ионных реакций реакции.
Реакции, протекающие в растворах электролитов, являются реакциями между ионами.
Реакции ионного обмена– ионные реакции, при которых сложные вещества обмениваются составными частями, а изменения степеней окисления элементов не происходит.
Необратимые ионные реакции – реакции, в результате которых образуется газ осадок или малодиссоциирующее вещество (например, вода).
Для записи полных ионных уравнений используется таблица растворимости
(приложение 2).
Пример 1. Напишите в молекулярной и ионной форме уравнение взаимодействия гидроксида натрия с хлоридом калия.
Решение. Данная реакция относится к реакциям ионного обмена.
Молекулярное уравнение NaOH +KCL→NaCl+KOH
Разложим уравнение на полное ионное, используя таблицу растворимости.
Полное ионное уравнение.
Na++OH-+K++Cl-→Na++Cl-+K++OH-
В данном случае состав ионов до и после не изменяется, нового вещества не образуется, значит, химического взаимодействия не происходит.
Пример 2. Напишите в молекулярной и ионной форме уравнение взаимодействия бромида калия с нитратом свинца.
Решение. Данная реакция относится к реакциям ионного обмена. Реакция протекает до конца в том случае, если в результате реакции образуется газ, осадок или малодиссоциированное соединение.
Взаимодействие солей описывается следующим уравнением реакции:
в молекулярной форме 2KBr+Pb(NO3)2=PbBr2↓+2KNO3
в ионной форме 2K++2Br-+Pb2++2NO3-= PbBr2↓+2K++2NO3-
в сокращённой ионной форме Pb2++2Br-= PbBr2↓