zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Hoá đại cương: Chương 4 - Nguyễn Văn Hòa (2022)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Báo xấu

19
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hoá đại cương: Chương 4 cung cấp cho người học những kiến thức như: Một số khái niệm cơ bản; Tốc độ phản ứng; Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hoá đại cương: Chương 4 - Nguyễn Văn Hòa (2022)

CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC NỘI DUNG TÀI LIỆU 1. Một số khái niệm [1] – Chương 10: trang 309 – 343 cơ bản [2] – Chapter 13: page 441 – 485 2. Tốc độ phản ứng 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Chương 4 nvhoa102@gmail.com 1
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 1. Một số khái niệm cơ bản về phản ứng hóa học  Phản ứng đơn giản là phản ứng chỉ xảy ra qua một giai đoạn. Ví dụ: NO + O3  NO2 + O2  Phản ứng phức tạp là phản ứng xảy ra qua nhiều giai đoạn. Tốc độ phản ứng được xác định qua giai đoạn xảy ra chậm nhất. Ví dụ: 2N2O5  4NO2 + O2 N2O5  N2O3 + O2 (chậm) N2O3 + N2O5  4NO2 (nhanh) Chương 4 nvhoa102@gmail.com 2
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC  Phản ứng đồng thể là phản ứng mà các chất phản ứng và sản phẩm đều ở cùng một pha. Ví dụ: H2 (khí) + O2 (khí)  H2O (khí) HCl(dd) + NaOH(dd)  NaCl(dd) + H2O (l)  Phản ứng dị thể là phản ứng mà các chất phản ứng và sản phẩm đều ở các pha khác nhau. Ví dụ: C (gr) + O2 (khí)  CO2 (khí) CO2 (khí) + CaO (rắn)  CaCO3 (rắn) Zn(rắn) + 2HCl(dd)  ZnCl2(dd) + H2(khí) Chương 4 nvhoa102@gmail.com 3
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 2. Tốc độ phản ứng 2.1. Định nghĩa Tốc độ của phản ứng hóa học là số tác dụng cơ bản của nó diễn ra trong một đơn vị thời gian và đơn vị thể tích (đối với phản ứng đồng thể) hoặc trong một đơn vị thời gian và trên một đơn vị diện tích bề mặt phân chia các pha (đối với phản ứng dị thể). Thực tế thường dùng những đại lượng tỷ lệ với số tác dụng cơ bản này như độ thay đổi nồng độ (mol/L) của chất phản ứng hay sản phẩm tạo thành trong một đơn vị thời gian, đôi khi quan sát sự thay đổi màu sắc, độ đục trong… Chương 4 nvhoa102@gmail.com 4
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 2.2. Xác định tốc độ phản ứng theo độ biến đổi nồng độ Xét phản ứng đồng thể: aA + bB  cC + dD Tốc độ trung bình (ῡ) là tốc độ được tính trung bình trong một khoảng thời gian nhất định. 1 Δ[A] 1 Δ[B] 1 Δ[C] 1 Δ[D]  = = + =+ a Δτ b Δτ c Δτ d Δτ Tốc độ tức thời là tốc độ được xác định tại thời điểm khảo sát của phản ứng. 1 d[A] 1 d[B] 1 d[C] 1 d[D]  = lim 0 =  = + =+ a dτ b dτ c dτ d dτ Chương 4 nvhoa102@gmail.com 5
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 2.3. Biểu thức tốc độ phản ứng và bậc phản ứng Xét phản ứng đồng thể: aA + bB  cC + dD Biểu thức tốc độ phản ứng: v = k [A]m [B]n v: tốc độ tức thời ở thời điểm khảo sát k: hằng số tốc độ của phản ứng [A], [B]: nồng độ chất A, B tại thời điểm khảo sát m, n bậc phản ứng của A, B m + n: bậc phản ứng tổng cộng của phản ứng Chương 4 nvhoa102@gmail.com 6
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Phản ứng đồng thể - 1 giai đoạn: bậc phản ứng đúng bằng hệ số tỉ lượng theo phương trình (m=a; n = b). Phản ứng phức tạp – nhiều giai đoạn: bậc phản ứng có giá trị khác với hệ số tỉ lượng trong phương trình. Ví dụ: 2N2O5  4NO2 + O2 v = k[N2O5] N2O5  N2O3 + O2 (chậm) N2O3 + N2O5  4NO2 (nhanh) Bậc phản ứng tổng cộng của phản ứng bằng tổng các bậc phản ứng theo chất của các chất phản ứng hay bằng tổng các số mũ của nồng độ các chất phản ứng ghi trong biểu thức tốc độ phản ứng. Chương 4 nvhoa102@gmail.com 7
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Ví dụ phản ứng bậc 0 CaCO3 (r)  CaO (r) + CO2 (k) v = k.[CaCO3]0 = k C12H22O11 (dd) + H2O (lỏng) ⇌ 2C6H12O6 (dd) v = k.[C12H22O11] Ví dụ phản ứng bậc 1 I2 (khí)  2I (khí) v = k[I2] 2N2O5  4NO2 + O2 v = k[N2O5] Ví dụ phản ứng bậc 2 NO + O3  NO2 + O2 v = k.[NO].[O3] 2HI (khí)  H2 (khí) + I2 (khí) v = k.[HI]2 Ví dụ phản ứng bậc 3/2 CH3CHO (khí)  CH4 (khí) + CO (khí) v = k.[CH3CHO]3/2 Chương 4 nvhoa102@gmail.com 8
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Bậc phản ứng ( v) được xác định bằng thực nghiệm. Ví dụ 1: Phản ứng 2HI (khí)  H2 (khí) + I2 (khí) ở 443 oC có tốc độ theo nồng độ HI như sau: [HI], mol/L 0,0050 0,010 0,020 v, mol/L.s 7,510-4 3,010-3 ? a. Xác định bậc và viết biểu thức tốc độ phản ứng? b. Tính hằng số tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ khảo sát? c. Tính tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ trên khi nồng độ HI bằng 0,020 M? Chương 4 nvhoa102@gmail.com 9
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Biểu thức tốc độ phản ứng có dạng: v = k[HI]n a. Khi [HI] = 0,0050 M  v1 = k[0,0050]n Khi [HI] = 0,010 M  v2 = k[0,010]n 𝑣1 0,0050 𝑛 7,5×10−4 0,0050 𝑛 Tỷ số = ↔ = →𝑛=2 𝑣2 0,010 3×10−3 0,010 Vậy, biểu thức tốc độ phản ứng: v = k[HI]2 b. Khi [HI] = 0,0050 M thì v = 7,510-4 M/s và n = 2 7,5×10−4 𝑘= = 30 M-1.s-1 0,0050 2 c. Khi [HI] = 0,020 M  v = 30[0,020]2 = 1,210-2 M/s Chương 4 nvhoa102@gmail.com 10
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Ví dụ 2: Xác định bậc, biểu thức tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ của phản ứng: 2NO + O2  2NO2 [NO], M [O2], M v, M/s 1,010-4 1,010-4 2,810-6 1,010-4 3,010-4 8,410-6 2,010-4 3,010-4 3,410-5 Biểu thức tốc độ phản ứng có dạng: v = k[NO]m[O2]n Xác định bậc phản ứng: 𝑣1 𝑘[1,0×10−4 ]𝑚 [1,0×10−4 ]𝑛 2,8×10−6 1 𝑛 =  = →𝑛=1 𝑣2 𝑘[1,0×10−4 ]𝑚 [3,0×10−4 ]𝑛 8,4×10−6 3 Chương 4 nvhoa102@gmail.com 11
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 𝑣2 𝑘[1,0×10−4 ]𝑚 [3,0×10−4 ]𝑛 = 𝑣3 𝑘[2,0×10−4 ]𝑚 [3,0×10−4 ]𝑛 8,4×10−6 1 𝑚  = →𝑚=2 3,4×10−5 2 Vậy biểu thức tốc độ phản ứng: v = k [NO]2[O2] Tính hằng số tốc độ phản ứng: 𝑣 2,8×10−6 𝑘= = = 2,8 × 106 M-2.s-1 𝑁𝑂 2 [𝑂2 ] 1,0×10−4 2 [1,0×10−4 ] Chương 4 nvhoa102@gmail.com 12
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Bài tập 1. Viết biểu thức tính tốc độ các phản ứng đơn giản: a. 2NO(k) + O2(k)  2NO2 (k) b. C(gr) + CO2(k)  2CO (k) c. NH4NO3 (r)  N2O(k) + 2H2O(k) 2. Khi giảm nồng độ các chất phản ứng xuống 3 lần, tốc độ các phản ứng trên thay đổi thế nào? 3. Khi giảm thể tích bình phản ứng xuống 2 lần, tốc độ các phản ứng trên thay đổi như thế nào? 4. Khi giảm áp suất của hệ xuống 2 lần, tốc độ các phản ứng trên thay đổi như thế nào? Chương 4 nvhoa102@gmail.com 13
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 2.4. Hằng số tốc độ phản ứng (k) Theo thuyết phức chất hoạt động: H* S* E* S* E*    RT R RT R RT k = z.e .e = z.e .e = A.e z – hệ số; H* - entanpy hoạt hóa, cũng chính là năng lượng hoạt hóa E* của phản ứng S* - entropy hoạt hóa của phản ứng S* R A = z.e Với phản ứng cụ thể thì A = const, nên k chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nghĩa là k là hằng số tại nhiệt độ nhất định. Chương 4 nvhoa102@gmail.com 14
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 2.5. Sự thay đổi nồng độ theo thời gian (Phương trình động học của hằng số tốc độ phản ứng) Xét phương trình phản ứng có dạng: A  sản phẩm a. Phản ứng bậc 0 𝑑𝐴 𝑣= − = 𝑘[𝐴]𝑜 ↔ −𝑑[𝐴] = 𝑘 × 𝑑𝜏 (1) 𝑑𝜏 Ở thời điểm ban đầu  = 0, đặt [A]o = co Ở thời điểm , đặt [A] = c c τ Tích phân (1)  − ‫׬‬c dc = k ‫׬‬0 dτ → 𝐤𝛕 = 𝒄𝒐 − 𝒄 o Hay c = -k + co (dạng: y = -ax + b) 𝒄𝒐 Thời gian để c = co/2 (chu kỳ bán hủy): 𝝉𝟏/𝟐 = 𝟐𝒌 Chương 4 nvhoa102@gmail.com 15
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC b. Phản ứng bậc 1 𝑑𝐴 𝑑[𝐴] 𝑣= − =𝑘× 𝐴 ↔ − = 𝑘 × 𝑑𝜏 (2) 𝑑𝜏 [𝐴] Ở thời điểm ban đầu  = 0, đặt [A]o = co Ở thời điểm , đặt [A] = c c 1 τ 𝐜𝐨 Tích phân (2)  − ‫׬‬c dc = k ‫׬‬0 dτ → 𝐤𝛕 = 𝐥𝐧 oc 𝐜 Hay ln(c) = -k + ln(co) (dạng: y = -ax + b) 𝒍𝒏𝟐 Thời gian để c = co/2 (chu kỳ bán hủy): 𝝉𝟏/𝟐 = 𝒌 Chương 4 nvhoa102@gmail.com 16
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC c. Phản ứng bậc 2 𝑑𝐴 𝑑[𝐴] 𝑣= − =𝑘× [𝐴]2 ↔ − 2 = 𝑘 × 𝑑𝜏 (3) 𝑑𝜏 [𝐴] Ở thời điểm ban đầu  = 0, đặt [A]o = co Ở thời điểm , đặt [A] = c c 1 τ 𝟏 1 Tích phân (3)  − ‫׬‬c 2 dc = k ‫׬‬0 dτ → 𝐤𝛕 = − o𝑐 𝒄 𝑐𝑜 1 1 Hay = 𝑘𝜏 + (dạng: y = ax + b) 𝑐 𝑐𝑜 𝟏 Thời gian để c = co/2 (chu kỳ bán hủy): 𝝉𝟏/𝟐 = 𝒌𝒄𝒐 Chương 4 nvhoa102@gmail.com 17
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Xét phản ứng: aA + bB  sản phẩm E*  v = k[A]m[B]n ; với k  A.e RT 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng Trong hệ đồng thể, ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỷ lệ với tích số nồng độ các chất phản ứng với số mũ bằng với bậc phản ứng của các chất tương ứng. Đối với phản ứng dị thể, tốc độ phản ứng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như hoạt tính hóa học của chất phản ứng, diện tích bề mặt tiếp xúc pha, quá trình chuyển chất… Chương 4 nvhoa102@gmail.com 18
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ a. Quy tắc Van’t Hoff (kinh nghiệm) Khi tăng nhiệt độ lên 10 oC (10 K) thì tốc độ phản ứng tăng lên khoảng 2 – 4 lần. Số lần tăng lên này được gọi là hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng, được ký hiệu : k t 10 n k t  n.10   2  4 hay toång quaùt   kt kt (t 2 -t1 ) v t2 k t2 t 2 - t1 = = 10 , vôùi n = v t1 k t1 10 Chương 4 nvhoa102@gmail.com 19
CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Ví dụ: Tính hằng số tốc độ k ở 45 oC và số lần tăng tốc độ phản ứng khi nhiệt độ tăng thêm 100 oC đối với phản ứng 2N2O5  4NO2 + O2, biết ở 25 và 65 oC hằng số k của phản ứng này có giá trị tương ứng là 3,7.10-5 và 5,2.10-3 s-1. k 65 o C (65 - 25) 5, 2 10 3 = 10  =  4    3, 44 k 25 o C 3, 7 10 5 k 45 o C (45 - 25) k 45 o C = 10  = 3, 442  k 45 o C  4, 4 10-4 s -1 k 25 o C 3, 7 105 v145 o C (145 - 45) x = 3, 44 10  x  232051,5 laàn v 45 o C Chương 4 nvhoa102@gmail.com 20

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 © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.