Химическая кинетика .Химическое равновесие

Содержание работы

Целью работы является решение экспериментальных задач по химической кинетике, определении зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ, температуры, наличия катализатора и расчета условий химического равновесия в системах с обратимыми химическими реакциями.

Скорость химической реакции – изменение концентрации вещества в единицу времени в единице реакционного пространства

Скорость химической реакции всегда остается положительной, хотя отношения

могут быть положительными, так и отрицательными в зависимости от того, концентрация какого из реагирующих веществ измеряется.

Скорость зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, наличие катализатора и других факторов.

Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ можно изучить на примере самопроизвольного разложения тиосерной кислоты H₂S₂O₃ при различных ее концентрациях, но при постоянной температуре. Известно, что тиосерная кислота в отличии от ее солей, неустойчива и самопроизвольно разлагается с образованием сернистой кислоты и свободной серы. Сернистая кислота, в свою очередь, разлагается до сернистого газа и воды. Т.е. при добавлении к раствору соли тиосерной кислоты, например, серной кислоты, протекают следующие реакции:

Na₂ S₂ O₃ + H₂ S O₄ = H₂S₂O_{3 +} Na₂SO₄

H₂S₂O_{3 =} H₂SO_{3 +} S

H₂S₂O_{3 =} H₂ O ₊ SO₂ и суммарное уравнение

Na₂S₂O₃ + H₂S O₄ = Na₂SO₄ + S + H₂ O ₊ SO₂

Первая реакция идет практически мгновенно, точно так же устанавливается равновесие между H₂SO₃ H₂O и SO₂ . а скорость всего процесса определяется скорость самой медленной, второй, реакции.

Согласно закону действия масс скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ

аА + bВ → авАВ

V_х.р. = К[ А ]^а [В ]^в , где К – константа скорости химической реакции.

Скорость химической реакции вырастает в большей степени при увеличении концентрации всех реагентов, а при увеличении концентрации только одного из них возрастает в большей степени в том случае, если это вещество имеет больший стехиометриче6ский коэффициент в уравнении данной реакции.

Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа

V_t = V_{H *}

где V_{t –} скорость реакции при заданной температуре;

V_H - скорость реакции при начальной температуре;

- температурный коэффициент.

При повышении температуры увеличивается число активных молекул, а, следовательно, увеличивается скорость их взаимодействия, т.е. скорость реакции. Изменение скорости химической реакции с температурой характеризуется температурным коэффициентом скорости, который представляет собой отношение констант скоростей при температурах (Т+10) и T= , а т. к. скорости реакций связаны с константами скорости, то

T= =

Скорость реакции зависит от наличия катализатора. При гомогенном катализе катализатор и реагенты находятся в одной и той же фазе. Катализаторы, образующие самостоятельную фазу, составляют вместе с реагентами и продуктами реакции гетерогенную систему. Катализатор может многократно участвовать в промежуточных химических взаимодействиях, но обычно его количество значительно меньше, чем реагентов. Катализатор не может сместить химическое равновесие, он может способствовать более быстрому его достижению, причем катализатор в равной степени ускоряет прямую и обратную реакции.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Изучение влияния на скорость химической реакции различных факторов