Тақырып 4

Кинетика. Химиялық тепе-теңдік

Спецификация бойынша не тексеріледі:

Реакция жылдамдығы және факторларӘрекеттесуші массалар заңыВант-Гофф ережесіКатализЛе Шателье принципі

Бір минутта мәні

Кинетика реакция жылдамдығын зерттейді. Жылдамдық заттардың табиғатына, концентрацияға, температураға, жанасу бетінің ауданына және катализаторға тәуелді. Көп реакциялар қайтымды және тепе-теңдікке келеді; Ле Шателье принципі бойынша тепе-теңдік сыртқы әсерді әлсірететін жаққа ығысады.

Басты формулалар

v=ΔcΔtv=\dfrac{\Delta c}{\Delta t}
Орташа жылдамдық, моль/(л·с)
v=k⋅[A]a⋅[B]bv=k\cdot[A]^a\cdot[B]^b
aA + bB үшін әрекеттесуші массалар заңы
v2=v1⋅γt2−t110v_2=v_1\cdot\gamma^{\frac{t_2-t_1}{10}}
Вант-Гофф ережесі, γ = 2–4
K=[C]c[D]d[A]a[B]bK=\dfrac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}
Тепе-теңдік константасы

Ұғымдар мен терминдер

Активтену энергиясы
Реакция жүру үшін еңсерілетін энергетикалық тосқауыл
Катализатор
Активтену энергиясын төмендетіп, реакцияны жылдамдатады, бірақ жұмсалмайды және тепе-теңдікті ығыстырмайды
Ингибитор
Реакцияны баяулататын зат
Химиялық тепе-теңдік
Тура және кері реакциялар жылдамдықтары тең болатын күй

Тақырыпты талдау

Ле Шателье принципі

Концентрация: реагент қосылса — тепе-теңдік оңға, өнім қосылса — солға ығысады.

Қысым (газдар үшін): қысым артқанда тепе-теңдік газ мольдері аз жаққа ығысады.

Температура: қыздырғанда — эндотермиялық реакция жағына (ΔH > 0), суытқанда — экзотермиялық жаққа.

Катализатор тепе-теңдікті ығыстырмайды, тек оған жетуді жылдамдатады.

Әрекеттесуші массалар заңы

Қатты заттардың концентрациясы жылдамдық өрнегіне кірмейді.

Газдар қысымын k есе арттырса, әр газдың концентрациясы k есе артады.

Шешімі бар есеп мысалдары

Есеп 1Реакцияның температуралық коэффициенті γ = 3. 20 °C-тан 50 °C-қа дейін қыздырғанда жылдамдық неше есе артады?
  1. Δt = 50 − 20 = 30 °C, дәреже көрсеткіші 30 / 10 = 3.
  2. v₂ / v₁ = 3³ = 27.
Жауабы 27 есе
Есеп 2Қысымды 3 есе арттырса, 2NO + O2 → 2NO2 реакциясының жылдамдығы қалай өзгереді?
  1. v = k · [NO]² · [O₂].
  2. Концентрациялар 3 есе артады: v' = k · (3[NO])² · 3[O₂].
  3. v' / v = 9 · 3 = 27.
Жауабы Жылдамдық 27 есе артады
Есеп 32SO2 + O2 ⇌ 2SO3, ΔH < 0 тепе-теңдігін оңға қалай ығыстыруға болады?
  1. Солда 3 моль газ, оңда 2 — қысымды арттырамыз.
  2. Реакция экзотермиялық — температураны төмендетеміз.
  3. O2 немесе SO2 қосамыз, SO3 шығарып отырамыз.
Жауабы Қысымды арттыру, температураны төмендету, реагент қосу, өнімді шығару

Күрделі есептер: қадам-қадаммен

Есеп 1Көлемі 1 л ыдысқа 1 мольден H2 және I2 салынды. H2 + I2 ⇌ 2HI тепе-теңдігі орнағанда 1,6 моль HI түзілді. Тепе-теңдік концентрацияларын және тепе-теңдік константасын табыңыз.

Идея: «Болды — әрекеттесті — қалды» кестесі; әрекеттескені коэффициенттер бойынша.

  1. 1-қадам. Қанша әрекеттесті
    2 моль HI-ға 1 мольден H2 мен I2 жұмсалады: 1,6 моль HI ← 0,8 моль H2 және 0,8 моль I2.
  2. 2-қадам. Тепе-теңдік концентрациялары
    [H2]=[I2]=1−0,8=0,2[\text{H}_2]=[\text{I}_2]=1-0{,}8=0{,}2 моль/л; [HI]=1,6[\text{HI}]=1{,}6 моль/л.
  3. 3-қадам. Константа өрнегі
    Kc=[HI]2[H2][I2]K_c=\dfrac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2][\text{I}_2]}.
  4. 4-қадам. Есептеу
    Kc=1,620,2⋅0,2=2,560,04=64K_c=\dfrac{1{,}6^2}{0{,}2\cdot0{,}2}=\dfrac{2{,}56}{0{,}04}=64.
Жауабы 0,2; 0,2; 1,6 моль/л; Kc=64K_c=64
Есеп 2Реакцияның температуралық коэффициенті γ=3\gamma=3. 20 °C-та реакция 54 минутта аяқталады. 50 °C-та ол неше минутта өтеді?

Идея: Вант-Гофф ережесі: әр 10 °C қыздырғанда жылдамдық γ\gamma есе артады; уақыт сонша есе кемиді.

  1. 1-қадам. Температура айырмасы
    Δt=50−20=30\Delta t=50-20=30 °C, яғни 10 °C-тан 30/10=330/10=3 «қадам».
  2. 2-қадам. Жылдамдықтың артуы
    v2v1=γΔt/10=33=27\dfrac{v_2}{v_1}=\gamma^{\Delta t/10}=3^3=27.
  3. 3-қадам. Уақыт
    τ2=54/27=2\tau_2=54/27=2 мин.
Жауабы 2 мин

ҰБТ-дағы жиі қателіктер

  • Катализатор тепе-теңдікті ығыстырмайды.
  • Қысым тек газдар қатысатын және сол мен оң жақтағы газ мольдерінің саны әртүрлі реакцияларға әсер етеді.
  • Қатты заттардың концентрациясы әрекеттесуші массалар заңына қойылмайды.

Есте сақта

Ле Шателье: жүйе «қарсыласады» — қыссақ, қыздырсақ, қоссақ, ол әсерді әлсірететін жаққа ығысады.

Өзіңді тексер

1. Қысым артқанда N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 тепе-теңдігі қайда ығысады?
  1. Оңға
  2. Солға
  3. Ығыспайды
  4. Катализаторға байланысты
Жауабын көрсету

Оңға Солда 4 моль газ, оңда 2.

2. γ = 2. 30 °C-қа қыздырғанда жылдамдық неше есе артады?
  1. 6
  2. 8
  3. 9
  4. 3
Жауабын көрсету

8 2³ = 8.

3. Катализатор не істейді?
  1. Тепе-теңдікті оңға ығыстырады
  2. Активтену энергиясын төмендетеді
  3. Реакцияда жұмсалады
  4. Өнім шығымын арттырады
Жауабын көрсету

Активтену энергиясын төмендетеді Ол тура және кері реакцияларды бірдей жылдамдатады.

Байланысты тақырыптар

10. 16 топ элементтері. Күкірт қышқылын өндіру18. Есептер: шығым, олеум, қоспалар, пластинка, электролиз19. Есептер: жану өнімдері бойынша формула, кинетика, қоспалар

Деңгейіңді біл: ҰБТ-ға тегін диагностика