5. Гомогенные и гетерогенные реакции

а) гомогенные реакции протекают в однородной среде (в одной фазе)

CO_(г) + Cl_2(г) =

б) гетерогенные реакции протекают на границе раздела фаз

CaCO_3(тв) + 2HCl_(ж) =

Ba + 2H₂O =

6. По изменениям степеней окисления элементов в реагирующих веществах все реакции делят на такие, в которых этих изменений не происходит:

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2HCl

и такие, в которых они происходят. Такие реакции называются окислительно-восстановительными:

а) межмолекулярные

Na₂SO₃ + O₂ =

Fe(OH)₂ + H₂O + O₂ =

б) внутримолекулярные

HNO₃ =

KClO₃ =

Задания:

1. Сколько теплоты выделится при сгорании 24г графита с образованием СО₂? Термохимическое уравнение:

С + О₂ = СО₂, H = -393,5 кДж

1. Термохимическое уравнение реакции разложения карбоната кальция:

СаСО₃ = СаО + СО₂; H = 157 кДж

Какое количество теплоты расходуется на разложение 325 г СаСО₃?

4. Составьте термохимическое уравнение реакции, если при взаимодействии железа массой 2,1г и серы выделяется 3,77 кДж теплоты?

1. Используя термохимическое уравнение, приведенное в вопросе 3, рассчитайте, сколько теплоты израсходуется для получения 2 моль СаО.

Скорость химических реакций

Скоростью химической реакции, протекающей в гомогенной среде - жидкой или газообразной, - называют изменение количества вещества  (в моль) в единицу времени в единице объема: V = /V*t, где v- скорость химической реакции,  - изменение количества вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции, v- объем реакционного сосуда, если реакция протекает в газовой среде или объем раствора, если реакция идет в жидкой среде, t - промежуток времени, в течение которого произошло изменение количества вещества на .

Если объем реагирующей смеси не меняется со временем (а чаще всего так и бывает), то v = const , /V = С и скорость реакции в этом случае определяется изменением концентрации С одного из участвующих в реакции веществ в в единицу времени:

V = , где С1 и С2 - концентрации вещества в моменты времени t1 и t2. Для реакций в растворах концентрацию чаще всего измеряют в моль/л, тогда скорость реакции будет измеряться в единицах моль/(лс).

График

1. изменение концентраций реагентов во времени

2. изменение концентраций продуктов

При определении скорости гетерогенной реакции необходимо учитывать площадь соприкосновения реагирующих веществ:

V= /S*t

Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

1. Природа реагирующего вещества (натрий реагирует с водой быстрее, чем железо с серной кислотой. Иногда скорость гетерогенной реакции определяется природой продукта реакции. Так, мел растворяется хорошо в соляной кислоте, тогда, как в серной кислоте той же концентрации скорость реакции со временем быстро снижается, хотя соляная и серная кислоты мало отличаются по силе. Наблюдаемое различие в скорости легко объяснить тем, что в случае с серной кислоты на поверхности мела образуется плохо растворимый сульфат кальция , который препятствует доступу к поверхности новых порций кислоты.

2. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.

Из кинетических кривых расходования исходных веществ или накопления продукта видно (рис. 1), как по мере протекания реакции ее скорость постепенно снижается. В этом состоит сущность одного из основных законов химической кинетики: скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Это можно записать в виде формулы:

V = КАВ, где квадратными скобками, как это принято в химической кинетике, обозначены концентрации в моль/л. К - постоянный коэффициент, не зависящий от времени и концентраций реагентов называется константой скорости химической реакции. Эта константа является характеристикой данной реакции при данной температуре.

Уравнение скорости справедливо лишь в том случае, когда частицы А, сталкиваясь с частицами В, непосредственно превращаются в продукты реакции. Такие реакции наз. элементарными. Подавляющее большинство реакций не являются элементарными:

mA + nB = C, где m, n - стехиометрические коэффициенты;

V = КА^mВⁿ

Гомогенные реакции: Гетерогенные реакции:

2NO(г)+O₂=2NO₂ 4P+5O₂=2P₂O₅

3. Зависимость скорости от температуры. Скорость большинства химических реакций увеличивается с температурой. На основании молекулярно-кинетической теории можно предположить, что чем чаще сталкиваются друг с другом молекулы, тем быстрее должна идти реакция.

Для приближенной оценки влияния температуры на скорость реакции часто пользуются правилом Вант-Гоффа: повышение температуры на 10 приводит к увеличению скорости реакции примерно в 2-4 раза

V₂ = V₁^t/10

4. Роль катализатора. Катализатор - это вещество, которое изменяет скорость химической реакции, а само не расходуется в ней; таким образом небольшое количество катализатора способно катализировать превращение большого количества реагентов. В присутствии катализатора реакция идет по другому механизму с меньшей энергией активации.

Если катализатор и реагенты находятся в одной фазе, то процесс называется гомогенным катализом. В случае гетерогенного катализа ускорение реакции происходит на поверхности катализатора.

Гомогенный катализ Гетерогенный катализ

СН₂=СН₂+НОН = СН₃-СН₂ОН СН₄+НОН = СО+3Н₂

катализатор-Н₂SO₄ каталиратор-Ni

Важнейшая особенность многих химических реакций - их обратимость: одновременно с прямой реакцией между исходными веществами происходит обратная реакция - химическое взаимодействие между продуктами реакции, приводящее к образованию исходных веществ. Предел протекания такой обратимой реакции в закрытой системе - установление химического равновесия.