intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Hóa đại cương 2: Chương 3 - Động hóa học

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST
Báo xấu
6
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa đại cương 2" Chương 3 - Động hóa học, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Tốc độ phản ứng; Phương trình động học phản ứng; Lý thuyết về động hóa học;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa đại cương 2: Chương 3 - Động hóa học

  1. Khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu Chương 3 – Động hóa học 1
  2. Động hóa học là lĩnh vực hóa học nghiên cứu về vận tốc và cơ chế của các phản ứng hóa học 2𝑁𝑂(𝑔) + 𝑂2(𝑔) → 2𝑁𝑂2(𝑔) 2𝐹𝑒(𝑠) + 𝑂2 → 2𝐹𝑒𝑂 𝐶(𝑑𝑖𝑎𝑚𝑜𝑛𝑑) → 𝐶(𝑔𝑟𝑎𝑝ℎ𝑖𝑡𝑒) Fast? Slowly? Very slowly? 2
  3. Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: ➢ Nồng độ tác chất ➢ Nhiệt độ ➢ Tác động của xúc tác ➢ Điện tích bề mặt 3
  4. I. Tốc độ phản ứng Tốc độ phản ứng được đo bằng sự thay đổi nồng độ theo thời gian Phản ứng: a 𝑨→ 𝒃 𝑩 ∆[𝑩] ∆[𝑨] 𝑻ố𝒄 độ 𝒉ì𝒏𝒉 𝒕𝒉à𝒏𝒉 𝑩 = 𝑻ố𝒄 độ 𝒃𝒊ế𝒏 𝒎ấ𝒕 𝑨 = ∆𝒕 ∆𝒕 𝟏 𝐵𝑖ế𝑛 𝑡ℎ𝑖ê𝑛 𝑛ồ𝑛𝑔 độ 𝑩 𝟏∆ 𝑩 𝐓ố𝐜 độ 𝐭𝐫𝐮𝐧𝐠 𝐛ì𝐧𝐡 = = 𝒃 𝐵𝑖ế𝑛 𝑡ℎ𝑖ê𝑛 𝑡ℎờ𝑖 𝑔𝑖𝑎𝑛 𝒃 ∆𝒕 𝟏 𝐵𝑖ế𝑛 𝑡ℎ𝑖ê𝑛 𝑠ố 𝑛ồ𝑛𝑔 độ 𝑨 𝟏∆ 𝑨 =− =− 𝒂 𝐵𝑖ế𝑛 𝑡ℎ𝑖ê𝑛 𝑡ℎờ𝑖 𝑔𝑖𝑎𝑛 𝒂 ∆𝒕 4
  5. I. Tốc độ phản ứng Xét phản ứng: 𝑨→ 𝑩 Hình 1.1: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi số lượng phân tử chất trong phản ứng 𝑨→ 𝑩 theo thời gian 5
  6. I. Tốc độ phản ứng 𝑪 𝟒 𝑯 𝟗 𝑪𝒍(𝒅𝒅) + 𝑯 𝟐 𝑶(𝒍) → 𝑪 𝟒 𝑯 𝟗 𝑶𝑯(𝒅𝒅) + 𝑯𝑪𝒍(𝒅𝒅) ✓ Tốc độ trung bình tính từ tốc độ tiêu thụ 𝐶4 𝐻9 𝐶𝑙 (nói cách khác tốc độ trung bình tính bằng sự thay đổi nồng độ 𝑪 𝟒 𝑯 𝟗 𝑪𝒍 theo thời gian). ✓ Đơn vị của tốc độ là: 𝒎𝒐𝒍/𝑳. 𝒔 (𝑴/𝒔). ✓ Tốc độ tức thời chính là hệ số góc của tiếp tuyến với đường cong nồng độ - thời gian. 6
  7. ➢ Tốc độ tức thời bằng hệ số góc của tiếp tuyến với đường cong C – t tại thời điểm khảo sát. 7
  8. I. Tốc độ phản ứng 𝑪 𝟒 𝑯 𝟗 𝑪𝒍(𝒂𝒒) + 𝑯 𝟐 𝑶(𝒍) → 𝑪 𝟒 𝑯 𝟗 𝑶𝑯(𝒂𝒒) + 𝑯𝑪𝒍(𝒂𝒒) ∆ 𝑪 𝟒 𝑯 𝟗 𝑪𝒍 ∆ 𝑪 𝟒 𝑯 𝟗 𝑶𝑯 𝑹𝒂𝒕𝒆 = − = ∆𝒕 ∆𝒕 Giả sử xét phương trình 𝑎 𝑨+ 𝑏 𝑩→ 𝑐 𝑪+ 𝑑 𝑫 1 ∆ 𝑨 1 ∆ 𝑩 1 ∆ 𝑪 1 ∆ 𝑫 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝑟𝑎𝑡𝑒 = − × =− × = × = × 𝑎 ∆𝒕 𝑏 ∆𝒕 𝑐 ∆𝒕 𝑑 ∆𝒕 8
  9. I. Tốc độ phản ứng 𝑵𝑯 𝟒 + (𝒂𝒒) + 𝑵𝑶 𝟐 − (𝒂𝒒) → 𝑵 𝟐(𝒈) + 𝟐𝑯 𝟐 𝑶(𝒍) Experiment Initial NH4+ Initial NO2- Observed initial Number Concentration (M) Concentration (M) Rate (M/s) 1 0,0100 0,200 5,4 × 10−7 2 0,0200 0,200 10,8 × 10−7 3 0,0400 0,200 21,5 × 10−7 4 0,0600 0,200 32,3 × 10−7 5 0,200 0,0202 10,8 × 10−7 6 0,200 0,0404 21,6 × 10−7 7 0,200 0,0606 32,4 × 10−7 8 0,200 0,0808 43,3 × 10−7 ✓ 𝑵𝑯 𝟒 + TĂNG 2 lần, 𝑵𝑶 𝟐 − KHÔNG ĐỔI, tốc độ TĂNG 2 lần. ✓ 𝑵𝑶 𝟐 − TĂNG 2 lần, 𝑵𝑯 𝟒 + KHÔNG ĐỔI, tốc độ TĂNG 2 lần. 9
  10. I. Tốc độ phản ứng ➢ Biểu thức tính tốc độ (Phương trình động học của phản ứng): 𝒗 = 𝒌 × 𝑵𝑯 𝟒 + × 𝑵𝑶 𝟐 − 𝒌: là hằng số tốc độ, 𝒗: là tốc độ phản ứng. Xét phản ứng: 𝒂 𝑨 + 𝒃 𝑩 + … → 𝒄 𝑪 + 𝒅 𝑫 + … 𝒎 𝒏 𝒗 𝒑ứ = 𝒌× 𝑨 × 𝑩 … ✓ 𝒎, 𝒏: bậc phản ứng theo chất phản ứng A, B. ✓ 𝒎 + 𝒏: bậc tổng cộng của phản ứng. ✓ Phản ứng đơn giản: 𝒎 = 𝒂, 𝒏 = 𝒃. ✓ Phản ứng phức tạp: 𝒎 ≠ 𝒂, 𝒏 ≠ 𝒂. 10
  11. I. Tốc độ phản ứng Ví dụ: • 𝐼2 → 2𝐼 𝑣 = 𝑘 × 𝐼2 • 𝐶3 𝐻6 → 𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3 𝑣 = 𝑘 × 𝐶3 𝐻6 • 2𝑁2 𝑂5 → 4𝑁𝑂2 + 𝑂2 𝑣 = 𝑘 × 𝑁2 𝑂5 ⇒ là những phản ứng bậc 1 • 𝑁𝑂 + 𝑂3 → 𝑁𝑂2 + 𝑂2 𝑣 = 𝑘 × 𝑁𝑂 × 𝑂3 2 • 2𝐻𝐼 → 𝐻2 + 𝐼2 𝑣 = 𝑘 × 𝐻𝐼 • 𝑁𝑂2 + 𝐹2 → 2𝑁𝑂2 𝐹 𝑣 = 𝑘 × 𝑁𝑂2 × 𝐹2 ⇒ là những phản ứng bậc 2 2 • 2𝑁𝑂 + 𝑂2 → 2𝑁𝑂2 𝑣 = 𝑘 × 𝑁𝑂 × 𝑂2 ⇒ là những phản ứng bậc 3 11
  12. I. Tốc độ phản ứng ➢ Cơ chế phản ứng ✓ Phản ứng nói chung diễn ra qua nhiều giai đoạn cơ sở khác nhau. Mỗi giai đoạn cơ sở có một hằng số vận tốc (k) xác định và khác biệt với các hằng số vận tốc của các giai đoạn cơ sở khác. ✓ Một cách đơn giản, nếu chỉ có một giai đoạn cơ sở có vận tốc chậm thì vận tốc chung của phản ứng được quyết định bởi vận tốc của giai đoạn chậm nhất gọi là giai đoạn tốc định. 12
  13. I. Tốc độ phản ứng Ví dụ: xét phản ứng 𝑵𝑶 𝟐(𝒈) + 𝑪𝑶(𝒈) → 𝑵𝑶(𝒈) + 𝑪𝑶 𝟐(𝒈) 𝟐 ❖ Thực nghiệm cho thấy vận tốc phản ứng có dạng 𝒗 = 𝒌 × 𝑵𝑶 𝟐 ❖ Như vậy đây là phản ứng bậc 2 theo 𝑁𝑂2 ❖ Cơ chế phản ứng được đề nghị gồm 2 giai đoạn cơ sở như sau: ✓ Gđ1: 𝑁𝑂2(𝑔) + 𝑁𝑂2(𝑔) → 𝑁𝑂3(𝑔) + 𝑁𝑂(𝑔) 𝑘1 ✓ Gđ2: 𝑁𝑂3(𝑔) + 𝐶𝑂(𝑔) → 𝑁𝑂2(𝑔) + 𝐶𝑂2(𝑔) 𝑘2 13
  14. I. Tốc độ phản ứng Vận tốc phản ứng của các giai đoạn cơ sở tuân theo phương trình động học. Như vậy: Slow (1) 𝑣1 = 𝑘1 × 𝑁𝑂2 2 Fast (2) 𝑣2 = 𝑘2 × 𝑁𝑂3 × 𝐶𝑂 Giai đoạn 1 có vận tốc nhỏ hơn nhiều so với giai đoạn 2 do đó đây chính là giai đoạn tốc định → phản ứng là bậc 2 theo 𝑵𝑶 𝟐 . 14
  15. I. Tốc độ phản ứng • Như vậy khi biết được các giai đoạn cơ sở của một phản ứng và biết được giai đoạn cơ sở nào là giai đoạn tốc định → có thể xác định được phương trình động học của phản ứng đó. Giai đoạn cơ sở tốc định Bậc phản ứng Phương trình vận tốc 𝐴 → 𝑠ả𝑛 𝑝ℎẩ𝑚 1 𝑣= 𝑘× 𝐴 𝐴 + 𝐴 → 𝑠ả𝑛 𝑝ℎẩ𝑚 2 𝑣= 𝑘× 𝐴 2 𝐴 + 𝐵→ 𝑠ả𝑛 𝑝ℎẩ𝑚 2 𝑣= 𝑘× 𝐴 × 𝐵 𝐴 + 𝐴 + 𝐵→ 𝑠ả𝑛 𝑝ℎẩ𝑚 2 3 𝑣= 𝑘× 𝐴 × 𝐵 𝐴 + 𝐵 + 𝐶→ 𝑠ả𝑛 𝑝ℎẩ𝑚 3 𝑣= 𝑘× 𝐴 × 𝐵 × 𝐶 15
  16. I. Tốc độ phản ứng ➢ Phương pháp xác định phương trình vận tốc ❑ Phương pháp tốc độ đầu thường dùng để xác định phương trình động học của phản ứng ⇨ bậc của phản ứng Xét phản ứng: 𝑨 + 𝑩 → 𝒔ả𝒏 𝒑𝒉ẩ𝒎 có phương trình động học tổng quát như sau: 𝒎 𝒏 𝒗= 𝒌× 𝑨 × 𝑩 ✓ Để xác định m, ta tiến hành 2 thí nghiệm trong đó nồng độ 𝑩 được giữ nguyên chỉ thay đổi nồng độ của 𝑨. 16
  17. 𝑨 + 𝑩 → 𝒔ả𝒏 𝒑𝒉ẩ𝒎 • TN1: nồng độ của A: 𝐴 1 𝑚 → 𝑣1 = 𝑘 × 𝐴 𝑚 × 𝐵 𝑛 = 𝑘× 𝐴 1 × 𝐵 𝑛 • TN2: nồng độ của A: 𝐴 2 =2 𝐴 1 𝑚 → 𝑣2 = 𝑘 × 𝐴 𝑚 × 𝐵 𝑛 = 𝑘×2 × 𝐴 𝑚 1 × 𝐵 𝑛 𝒗𝟐 • Lập tỉ số ta có: 𝒗𝟏 𝑚 𝑣2 𝑘×2 𝑚× 𝐴 1 × 𝐵 𝑛 𝑚 𝑥= = 𝑚 =2 𝑣1 𝑘× 𝐴 1 × 𝐵 𝑛 𝑥 =1→ 𝑚=0 𝑥 =2→ 𝑚=1 𝑥 =4→ 𝑚=2 𝑥 =8→ 𝑚=3 17
  18. I. Tốc độ phản ứng ➢ Phương pháp xác định phương trình vận tốc ❑ Thí dụ: Xác định bậc riêng và bậc chung cho phản ứng 𝟐𝑯𝒈𝑪𝒍 𝟐 + 𝑪 𝟐 𝑶 𝟒 𝟐− → 𝟐𝑪𝒍− + 𝟐𝑪𝑶 𝟐 + 𝑯𝒈 𝟐 𝑪𝒍 𝟐 Tốc độ đầu No 𝑯𝒈𝑪𝒍 𝟐 , M 𝐶2 𝑂4 𝟐− , M (M/phút) 1 0,105 0,15 1,8 × 10−5 2 0,105 0,30 7,1 × 10−5 3 0,052 0,30 3,5 × 10−5 ✓ TN 1 & 2: 𝐻𝑔𝐶𝑙2 không đổi, 𝐶2 𝑂4 2− tăng 2 lần → 𝑣 tăng 4 lần. ✓ TN 3 & 2: 𝐶2 𝑂4 2− không đổi, 𝐻𝑔𝐶𝑙2 tăng 2 lần → 𝑣 tăng 2 lần 18
  19. I. Tốc độ phản ứng 𝟐𝑯𝒈𝑪𝒍 𝟐 + 𝑪 𝟐 𝑶 𝟒 𝟐− → 𝟐𝑪𝒍− + 𝟐𝑪𝑶 𝟐 + 𝑯𝒈 𝟐 𝑪𝒍 𝟐 𝒎 𝟐− 𝒏 𝒗 = 𝒌 × 𝑯𝒈𝑪𝒍 𝟐 × 𝑪𝟐 𝑶𝟒 Xét thí nghiệm 3 & 2: 𝑚 𝑛 𝑣3 = 𝑘 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 3 × 𝐶2 𝑂4 2− 3 𝑚 2− 𝑛 𝑚 2− 𝑛 𝑣2 = 𝑘 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 2 × 𝐶2 𝑂4 2 = 𝑘 × 2 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 3 × 𝐶2 𝑂4 3 𝑛 𝑚 𝑛 𝒗𝟐 𝑘 × 2 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 3 𝑚 × 𝐶2 𝑂4 2− 3 𝑘 × 2 𝑚 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 3 × 𝐶2 𝑂4 2− 3 𝟐 𝒎× 𝒗𝟑 𝒎 = 𝑚 𝑛 = 𝑚 𝑛 = = 𝟐 𝒗𝟑 𝑘 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 3 × 𝐶2 𝑂4 2− 𝑘 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 3 × 𝐶2 𝑂4 2− 𝒗𝟑 3 3 𝒗𝟐 7,1×10−5 ⇔ =2 𝑚 ⇔ = 𝟐𝒎→ 𝒎= 𝟏 𝒗𝟑 3,5×10−5 19
  20. I. Tốc độ phản ứng Xét thí nghiệm 1 & 2 1 2− 𝑛 𝑛 𝑣2 = 𝑘 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 2 × 𝐶2 𝑂4 2 = 𝑘 × 0,105 × 0,30 1 2− 𝑛 𝑛 𝑣2 = 𝑘 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 1 × 𝐶2 𝑂4 1 = 𝑘 × 0,105 × 0,15 𝑛 𝑛 𝒗𝟐 𝑘 × 0,105 × 0,30 0,30 7,1 × 10−5 = 𝑛 = 𝑛 = 𝟐𝒏 = −5 = 𝟑, 𝟗𝟒 𝒗𝟏 𝑘 × 0,105 × 0,15 0,15 1,8 × 10 ⇔ 2 𝑛 = 3,94 → 𝒏 = 𝟐 𝟐𝑯𝒈𝑪𝒍 𝟐 + 𝑪 𝟐 𝑶 𝟒 𝟐− → 𝟐𝑪𝒍− + 𝟐𝑪𝑶 𝟐 + 𝑯𝒈 𝟐 𝑪𝒍 𝟐 1 2− 2 𝑣 = 𝑘 × 𝐻𝑔𝐶𝑙2 × 𝐶2 𝑂4 ⇒ 𝑩ậ𝒄 (𝒕ổ𝒏𝒈) 𝒄ủ𝒂 𝒑𝒉ả𝒏 ứ𝒏𝒈 = 𝟏 + 𝟐 = 𝟑 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
26=>2