Phản ứng một chiều bậc nhất, phản ứng một chiều bậc hai, phản ứng một chiều bậc 3, phản ứng bậc không,...Bài giảng Chương 3 "Động học phản ứng đồng thể một chiều có bậc đơn giản". Hy vọng nội dung bài giảng là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Chương 3: Động học phản ứng đồng thể một chiều có bậc đơn giản
- Chương 3: Động học phản ứng đồng
thể một chiều có bậc đơn giản
(3tiết)
3.1. Phản ứng một chiều bậc nhất
3.2. Phản ứng một chiều bậc hai
3.3. Phản ứng một chiều bậc 3
3.4. Phản ứng bậc không
3.5. Phản ứng một chiều bậc n
3.6. Phản ứng bậc phân số
3.7. Bài tập
02/9/2009
- 3.1. Phản ứng một chiều bậc nhất
(1) A sản phẩm
dC A
Theo định luật tác dụng khối lượng: W dt
kC A
Tích phân 2 vế: CA
dC A
t
kdt
C0A
CA 0
Phương trình động học của phản ứng bậc 1: C 0A
ln kt (1)
CA
Hoặc CA C 0A .e kt
Gọi t1/2: là thời gian chất A phân hủy hết một nữa (chu kỳ bán hủy)
Ta có: ln C 0A k.t ln2
C 0A
1/2
t 1/2
k
2
Chu kỳ bán hủy của phản ứng bậc nhất không phụ
thuộc nồng độ và tỷ lệ nghịch với hằng số tốc độ phản
ứng.
- 3.1. Phản ứng một chiều bậc nhất
(2)
Ví dụ1: Lượng chất phóng xạ Poloni sau 14 ngày giảm đi
6,85% so với ban đầu. Biết phản ứng phóng xạ là bậc 1. Tính
hằng số tốc độ phản ứng và chu kỳ bán hủy của Poloni ?
Giải:
Vì phản ứng là bậc 1, ta có phương trình động học cho
phản ứng bậc 1: C 0A
ln k1t
CA
Hằng số tốc độ của phản ứng trên
là: 1 0
C Poloni
k1 ln 0
0,00507 (ngày)1
14 0,9315C Poloni
Chu kỳ bán hủy
ln 2 0,693
là: t1/2 136,7 (ngày)
k 0,00507
- 3.1. Phản ứng một chiều bậc nhất
(3) Ví dụ 2: Trong một phản ứng bậc nhất tiến hành ở 270C,
nồng độ chất đầu giảm đi một nửa sau 5000 giây. Ở 370C,
nồng độ giảm đi một nửa sau 1000 giây. Tính hằng số tốc
độ phản ứng ở 270C, 370C.
Giải:
Vì phản ứng là bậc 1 nên ta có hằng số tốc độ tại nhiệt độ 270C
là:
ln2 0,693
k1 1,386.10 4 ( s 1 )
t1 2 5000
Hằng số tốc độ tại nhiệt độ 370C
là:
ln2 0,693 4
k1 6,93.10 (s 1 )
t1 2 1000
- 3.2. Phản ứng một chiều bậc hai
CÁC KHÁI NIỆM C
(1) 3.2.1. Dạng 2A
Ơ
Sản phẩm
BẢN
Phương trình động học: W dC A
kC 2A
dt
Lấy tích phân 2 vế: CA
dC A
2
kt
0 CA
CA
1 1
Suy ra: kt
CA C 0A
1 1
Hoặc: kt
CA C 0A
1
Chu kỳ bán hủy: t1 2
kC 0A
- 3.2. Phản ứng một chiều bậc hai
(2) 3.2.2. Dạng A + B Sản phẩm
Trong trường hợp C 0A C 0B
thì biểu thức tốc độ phản ứng bậc hai sẽ có
dạng:
dC A
W kC A C B
dt
1 C 0A .C B
Lấy tích phân 2 vế, ta được: 0 0
ln 0 kt
C B C A C B .C A
0
CB C
hay: ln C 0B C 0A kt ln 0B
CA CA
- 3.2. Phản ứng một chiều bậc hai
(3) Ví dụ 3: Trong 10 phút, phản ứng giữa hai chất xảy ra
hết 25% lượng ban đầu. Tính chu kỳ bán hủy của phản
ứng nếu nồng độ ban đầu hai chất trong phản ứng bậc hai
là như nhau.
Giải:
Nồng độ ban đầu hai chất bằng nhau, ta
có: 1 1
0
kt
CA C A
1 1
Hằng số tốc độ của phản ứng là: 10k
0,75C 0A C 0A
1
k
30C A0
1
Chu kỳ bán hủy của phản ứng t 1 2 kC A0
30 ( ph)
là
- 3.3. Phản ứng một chiều bậc 3
(1)
3A Sản phẩm
2A + B Sản phẩm
A + B + C Sản phẩm
dC A
W kC 3A (1)
Biểu thức tốc độ trong dt
ba trường hợp có thể dC A
viết: W kC 2A C B (2)
dt
dC A
W kC A C B C C (3)
dt
0
Xét trường hợp đơn giản C A C 0B C 0C
1 1
2kt
Lấy tích phân phương trình (1), ta được: C 2A C 0 2
A
1 1
hay: C 2A
2kt 2
C 0A
3
t 1/2
Chu kỳ bán hủy: 2k C 0A
2
- 3.4. Phản ứng một chiều bậc 0
(1)
Trong thực tế có tồn tại một số phản ứng mà tốc độ của nó
không biến đổi khi nồng độ hoặc áp suất riêng phần của chất
tham gia phản ứng thay đổi. Đó là phản ứng quang hóa, phản
ưng có xúc tác, các phản ứng dị thể và nhiều phản ứng men. Tốc
độ của những phản ứng đó xác định qua các yếu tố như lượng
ánh sáng hấp thụ, lượng xúc tác đưa vào …
Phaûn öùng 1 chieàu baäc 0 laø phaûn öùng maø toác ñoä cuûa noù
khoâng phuï thuoäc vaøo noàng ñoä caùc chaát tham gia.
dC
W=− = kC 0 = k
dt
Lấy tích phân ta được: C0 – C = kt
Nghĩa là nồng độ chất phản ứng giảm tuyến tính theo thời
gian.
C0
Chu kỳ bán hủy: t1/ 2 =
2k
- 3.5. Phản ứng một chiều bậc n
(1)
ÔÛ ñaây ta chæ xeùt tröôøng hôïp phaûn öùng coù baäc n ñoái
vôùi chaát A töùc laø PT toång quaùt coù daïng:
nA sản phẩm
Hoaëc laø baäc nhaát ñoái vôùi n chaát tham gia phaûn öùng:
A +B +C +D +... sản phẩm
a =b =c =...
PT toång quaùt:
dC
W=− = kC n
dt
Lấy tích phân và lưu ý điều kiện đầu, C = C0 khi t = 0, nhận
được:
1 1
n −1
− n −1
= (n − 1).kt (n 1)
C C0
Thời gian bán hủy tính
được 2n −1 − 1
t1/2 =
khi thay C = C0/2 (n − 1).kC0n −1
- 3.6. Phản ứng bậc phân số
Thường gặp ở những quá trình dị thể xúc tác, có sự
hấp phụ chất tham gia phản ứng lên bề mặt xúc tác
rắn, các phản ứng dây chuyền, phản ứng phức tạp.
Phản ứng biến đổi ortho thành para hidro:
o – H2 p – H2 ( n = 3/2)
Phản ứng hình thành photgen trong pha khí:
CO + Cl2 COCl2 (n = 3/2 theo Cl2 và n = 1 theo
CO)
Phản ứng phân hủy ozon được xúc tác bởi clo:
2 O3 = 3 O2 (n= 3/2)
và nhiều phản ứng xúc tác dị thể.
- 3.7. Bài tập ỆM CƠ BẢN
CÁC KHÁI NI
Ví dụ 4. Trong 10 phút hai phản ứng bậc một và hai đều phản
ứng hết 40%. Tính thời gian để hai phản ứng đều hết 60% khi
cho nồng độ ban đầu của phản ứng bậc 2 là như nhau.
Đối với phản ứng bậc 1 C 0A
k ln 0,0511 (phút 1
)
1: Đ
M
n
10 0,6C A 0
Đ
M
nz
Thời gian (ph) để phản ứng hết 60% lượng chất
:
Đối với phản ứng bậc 1 1 1 1
− o = kt � o
− o = 10k
2: CA CA 0,6CA CA
Hằng số tốc độ của phản ứng 1 1 1
k= − =
M
Đ
là: n
6CA 10C A 15CoA
o o
Thời gian (ph) để phản ứng hết 60% lượng chất
là:
- Ví dụ 5. Hằng số tốc độ phản ứng xà phòng hóa etylacetat bằng
xút ở 283K là 2,38 l.đlg1.ph1. Tính thời gian cần thiết để xà phòng
hóa 50% luợng etylacetat ở nhiệt độ trên, nếu trộn 1lít dung dịch
etyl acetat 1/20N với:
a, 1 lít dung dịch xút 1/20N
b, 1 lít dung dịch xút 1/10N.
a, Khi trộn 1lít dung dịch etylacetat 1/20N với 1 lít dung dịch
NaOH 1/20N ta có:
1
C =C =
o
A = 0,025N
o
B
40
Thời gian phản ứng hết 50% lượng chất cũng chính là chu
kỳ
bán hủy của phản ứng đó.
1 1
t1/2 = t 50% = o
= = 16,8(phut)
kC A 2,38.0,025
- b. Khi trộn 1lít dung dịch etylacetat 1/20N với 1 lít
dung dịch NaOH 1/10N ta có:
CoA CBo
1
CoA = = 0,025N
40
và 1
CBo = = 0,05N
20
Thời gian (phút) phản ứng hết 50% lượng chất là:
t1/2 = t 50% =
1
ln
( 2 0,05 − 0,025 )
= 6,8 (phut)
2,38 ( 0,05 − 0,025 ) 0,05
- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2.2. Phương trình trạng thái khí
Phương trình trạng thái khí lý tưởng có dạng như sau:
m
PV nRT hay PV RT
M
Số trị của R phụ thuộc vào các đơn vị đo:
P V R Đơn vị
atm lit 0,08205 l atm mol1 K1
mmHg ml 62400 ml mmHg mol1 K1
N/m2 m3 8,3144 J mol1K1
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
