Тема 12. Химические реакции

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 6
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

Урок № 7 Тема: Химическое равновесие.

Урок № 8 Тема: Смещение химического равновесия.

План

 

1. Понятие о скорости химических реакций.

2.Химическое равновесие и способы его смещения.

 

1. Понятие о скорости химических реакций

Химические реакции протекают с различными скоростями. Одни реакции протекают быстро. Так, практически мгновенно происходят реакции ионного обмена. Другие протекают медлен­но, часами, как, например, разложение пищевых продуктов (бел­ки, жиры, углеводы) при пищеварении; месяцами — коррозия (ржавление) железа. А химическое превращение горных пород (гранита в глину) протекает в течение тысячелетий.

Количественной характеристикой быстроты течения химиче­ской реакции является ее скорость, которую обозначают латинской буквой V.

Скорость химической реакции можно определять:

1. По изменению концентрации одного из исходных веществ в единицу времени. Концентрацию вещества обозначают латинс­кой буквой С и выражают числом молей в 1 л, т. е. моль/л. Время обозначают греческой буквой т (тау) и выражают, как правило, в секундах.

Допустим, что в закрытом сосуде протекает реакция А + В = D + Е

Концентрация вещества А в первоначальный момент времени составляла С1, а в момент времени т2 — С2. Тогда скорость реак­ции будет равна:

С2(А) - С1(А) С(А)

v = - ----------------- = - ---------

т2 - т1 т

где v — скорость реакции, выраженная в моль/(л • с);

С = С2 — С1 — изменение концентрации вещества А за про­межуток времени т;

т = т2 – т1 — промежуток времени, в течение которого изме­няется концентрация вещества.

 

По мере протекания реакции концентрация исходного вещест­ва уменьшается, а так как скорость реакции всегда положитель­на, то в выражении скорости стоит знак «минус».

2. По изменению концентрации продукта реакции в единицу времени:

C2(D) – C1(D) С(D)

v = + ----------------- = + -----

т2 — т1 т

В процессе реакции концентрация продуктов реакции увели­чивается, поэтому в правой части уравнения стоит знак «плюс».

Таким образом, скорость реакции определяется изменением концентрации вступившего в реакцию или образовавшегося веще­ства в единицу времени. Скорость

реакции в течение времени меня­ется, поэтому рассчитывают среднее значение скорости реакции.

Задача. Вычислите среднюю скорость реакции СО + С12 = СОС12 (фосген),

если начальная концентрация хлора равнялась 1 моль/л, а через 4 сек. его концентрация стала 0,6 моль/л. Дано: С1 = 1 моль/л, С2 = 0,6 моль/л, т = 4сек. (Ответ: v = 0,1 моль/л*с)

 

2. Химическое равновесие.

 

В обратимых химических реакциях химическое равновесие является динамическим, так как сколько молекул продукта прямой реакции образуется в едини­цу времени, столько их и разлагается при протекании обратной реакции. Поэтому концентрации всех реагирующих веществ в системе остаются постоянными при данных условиях. Эти концентрации называют равновесными и обозначают квадратными скобками [Н2], [I2], [Н1].

 

Химическое равновесие — это такое состояние реакционной системы, при котором концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции не изменяются во времени, так как скорости прямой и обратной реакций равны и отличны от нуля:

vпр = vo6p = 0

Состояние химического равновесия количественно характери­зуют константой равновесия Кравн. В момент достижения равновесия vпр = vo6p, т.е.

к1 (HI)2

к1 (Н2]-[I2] = к2[НI]2, отсюда --- = -------------

к2 (H2) * (I2)

Отношение констант скоростей прямой и обратной реакций тоже является постоянной величиной; она и называется константой равновесия:

к1 (HI)2

--- = Kравн Кравн = ------------

к2 (H2) * (I2)

Константа химического равновесия показывает, во сколько раз константа скорости прямой реакции k 1 больше константы скоро­сти обратной реакции k 2 при одинаковой температуре. Она зависит от природы реагирующих веществ и температуры, но не зависит от катализатора и концентрации веществ. По значению константы равновесия можно судить о полноте протекания реакции. Чем больше значение константы равновесия, тем в большей степени равновесие смещено в сторону образования продуктов реакции.

Состояние химического равновесия обратимой реакции сохраняется при неизменных условиях (концентрация вещества, температура и давление), но стоит только изменить хотя бы одно из них, как система быстро перейдет в другое состояние, соответствующее новым условиям.

Переход системы из одного равновесного состояния в другое, отвечающее изменившимся условиям, называют смещением равновесия.

Направление смещения химического равновесия определяется принципом Ле Шателье: если изменить одно из условий, при которых система находится в состоянии химического равновесия (концентрация вещества, температура и давление), то равновесие сместится в направлении той реакции, которая противодействует этому изменению.