Меню

В каком случае давление оказывает влияние на скорость реакции

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Скоростью химической реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объема системы.

Тема большая, зачастую в ней присутствуют формулы для расчета скорости, но в этой статье мы разберем все вопросы в формате подготовки к ЕГЭ.

Факторы, влияющие на

изменение скорости реакции

  • концентрация;
  • площадь поверхности реагентов;
  • катализатор реакции;
  • давление;
  • температура

Теперь разберем каждый фактор отдельно.

1. Влияние концентрации на изменение скорости реакции:

По указанному определению можно записать формулу скорости:

ν — скорость реакции

ΔС — изменение концентрации

Если Δt — примем как постоянную, не меняющуюся величину, то изменение скорости реакции напрямую зависит от изменения концентрации

Изменение скорости реакции прямопропорционально изменению концентрации

Эта зависимость определяется не только уравнением. Есть простая логика — чем больше вещества, тем больше взаимодействие между частицами — тем быстрее идет реакция.

2. Влияние площади поверхности на изменение скорости реакции.

Есть гетерогенные реакции — реакции, в которых есть больше чем одна фаза:

— твердое вещество \ жидкость: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

— твердое вещество \ газ: C + O2= CO2

Изменение скорости реакции прямопропорционально площади поверхности

Давайте представим, что кусочек цинка бросили в кислоту. Что будет происходить? Слой за слоем металл будет растворяться.

А что будет если мы внесем в кислоту цинк в виде порошка? Конечно, реакция пройдет намного быстрее.

Есть, конечно, определенные нюансы, но в школьном курсе они не рассматриваются…

3. Влияние температуры на изменение скорости реакции.

Как и в случае концентрации, увеличение температуры увеличивает количество активных столкновений между частицами, что, естественно, увеличивает скорость реакции.

Изменение скорости реакции при повышении температуры соответствует правилу (приблизительному, для точных определений существует ряд формул) —

— при повышении температуры на 10ºС скорость химической реакции возрастает в два — четыре раза.

4. Влияние катализатора на изменение скорости реакции.

Здесь все очень просто. Определение катализа и катализатора говорит само за себя:

катализаторы — это вещества, которые повышают скорость химической реакции. Они вступают во взаимодействие с реагентами с образованием промежуточного химического соединения и освобождаются в конце реакции.

5. Влияние давления на изменение скорости реакции.

Читайте также:  Производство отливок литьем под давлением

А вот на этот пункт стоит обратить внимание.

Давление влияет на изменение скорости реакции именно в газовой среде .

Любой газ занимает весь предоставленный объем — молекулы разлетаются, и число их столкновений уменьшается. Если повысить давление, число активных соударений возрастает, соответственно, скорость реакции увеличивается.

Изменение скорости реакции в газовой фазе прямопропорционально изменению давления

  • в ЕГЭ это вопрос А20 — Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов

Источник

Влияние давления на скорость реакции

Влияние концентрации на скорость химической реакции

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ сформулирована в законе действующих масс: При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам”

Например: для реакции mA + nB → pAB

математическое выражение закона действующих масс:

υ = k [A] m ∙ [B] n (иначе– кинетическое уравнение реакции),

где [A] и [B] концентрации реагирующих веществ А и В; m и n – стехиометрические коэффициенты; k – коэффициент пропорциональности, названный константой скорости.

Физический смысл константы скорости заключается в том, что при концентрациях реагирующих веществ равных 1,0 моль/л([A]=[B] = 1моль/л), скорость химической реакции равна константе скорости (υ=k). Константа скорости зависит только от природы реагирующих веществ и от температуры, но не зависит от концентрации веществ.

Математическая запись закона действующих масс для гомогенных и гетерогенных систем имеет некоторые отличия. Для гетерогенных реакций в кинетическое уравнение входят концентрации только тех веществ, которые находятся в системе в растворе или в газовой фазе. Концентрация же веществ, находящихся в твердом состоянии на поверхности в течение реакции остается постоянной, поэтому ее величина учитывается в константе скорости реакции.

Например: для гомогенной реакции 2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г)

выражение закона: υ = k ∙ [H2] 2 ∙ [O2];

для гетерогенной реакции С(тв)+O2(г)=СО2(г)

выражение закона υ = k эф ∙ [O2] ,

где: k эф – эффективная константа скорости, равная k ∙ [Ств]

Как изменится скорость реакции 2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г) при увеличении концентрации исходных веществ в два раза?

Читайте также:  Поднялась давление что делать в домашних условиях

Зависимость скорости реакции от концентрации (кинетическое уравнение) запишется: υ = k ∙ [H2] 2 ∙ [O2]

Если концентрации исходных веществ увеличить в 2 раза, то кинетическое уравнение имеет вид: υ’ = k ∙ [2 · H2] 2 ∙ [2 ∙ O2], тогда υ’/υ = 8 – скорость данной реакции возросла в 8 раз.

Зависимость скорости реакции от давления описывается выражением аналогичным закону действующих масс, где вместо концентраций веществ используют парциальные давления реагирующих газов.

Например: для реакции 2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г) зависимость скорости реакции от давления запишется: υ = k ∙ РH2 2 ∙ РO2

Как изменится скорость реакции, если общее давление в системе CH4(г) + 2O2(г) = CO2(г) + 2H2O(г), если общее давление в системе уменьшить в 5 раз?

Зависимость скорости реакции от давления запишется:

υ = k ∙ Р CH4 ∙Р 2 O2. При уменьшении общего давления в системе уменьшится парциальное давления каждого газа, то есть υ’ = k ∙ Р CH4/5 ∙(РO2/5) 2 . Тогда υ’/υ = 1/5∙5 2 =1/125 — скорость реакции уменьшилась в 125 раз

Дата добавления: 2014-10-15 ; Просмотров: 7738 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Влияние давления на скорость химической реакции

Давление сильно влияет на скорость реакций с участием газов, потому что оно непосредственно определяет их концентрации.

В уравнении Менделеева-Клапейрона:

pV = nRT

перенесем V в правую часть, , а RT — в левую и учтем, что n/V = c:

p/RT = c

Давление и молярная концентрация газа связаны прямо пропорционально. Поэтому в закон действующих масс мы можем подставлять вместо концентрации p/RT.

Влияние давления на скорость химической реакции. (Дополнительный материал).

Цепные реакции включают в свой механизм множество последовательно повторяющихся однотипных элементарных актов (цепь).

Она состоит из следующих стадий, общих для всех цепных реакций:

1) Инициирование, или зарождение цепи

Cl2 = 2Cl·

Распад молекулы хлора на атомы (радикалы) происходит при УФ-облучении или при нагревании. Сущность стадии инициирования — образование активных, реакционноспособных частиц.

2) Развитие цепи

Cl· + H2 = HCl + H·
H· + Cl2 = HCl + Cl·

Читайте также:  Аппарат измеряющий внутриглазное давление

В результате каждого элементарного акта развития цепи образуется новый радикал хлора, и эта стадия повторяется вновь и вновь, теоретически — до полного расходования реагентов.

3) Рекомбинация, или обрыв цепи

2Cl· = Cl2
2H· = H2
H· + Cl· = HCl

Радикалы, оказавшиеся рядом, могут рекомбинировать, образуя устойчивую частицу (молекулу). Избыток энергии они отдают «третьей частице» — например, стенкам сосуда или молекулам примесей.

Рассматриваемая цепная реакция является неразветвленной, поскольку в элементарном акте развития цепи количество радикалов не возрастает. Цепная реакция взаимодействия водорода с кислородом является разветвленной, т.к. число радикалов в элементарном акте развития цепи увеличивается:

К разветвленным цепным реакциям относятся многие реакции горения.Неконтролируемый рост числа свободных радикалов (как в результате разветвления цепи, так и для неразветвленных реакций в случае слишком быстрого инициирования) может привести к сильному ускорению реакции и взрыву.

Казалось бы, чем больше давление, тем выше концентрация радикалов и вероятнее взрыв. Но на самом деле для реакции водорода с кислородом взрыв возможен лишь в определенных областях давления: от 1 до 100 мм рт.ст. и выше 1000 мм рт.ст. Это следует из механизма реакции. При малом давлении большая часть образующихся радикалов рекомбинирует на стенках сосуда, и реакция идет медленно. При повышении давления до 1 мм рт.ст. радикалы реже достигают стенок, т.к. чаще вступают в реакции с молекулами. В этих реакциях радикалы размножаются, и происходит взрыв. Однако при давлении выше 100 мм рт.ст. концентрации веществ настолько возрастают, что начинается рекомбинация радикалов в результате тройных соударений (например, с молекулой воды), и реакция протекает спокойно, без взрыва (стационарное течение). Выше 1000 мм рт.ст. концентрации становятся очень велики, и даже тройных соударений оказывается недостаточно, чтобы предотвратить размножение радикалов.

Вам известна цепная разветвленная реакция деления урана-235, в каждом элементарном акте которой захватывается 1 нейтрон (играющий роль радикала) и испускается до 3 нейтронов. В зависимости от условий (например, от концентрации поглотителей нейтронов) для нее также возможно стационарное течение или взрыв. Это еще один пример корреляции кинетики химических и ядерных процессов.

Источник

Adblock
detector