Bài giảng Hóa học - Chương 4: Động học của phản ứng hóa học

Chia sẻ: Nguyễn Thị Thu Trang | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

264
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhiệt động hóa học cung cấp những cơ sở để xem xét quá trình hóa học có xảy ra hay không, xảy ra theo chiều và giới hạn nào? Để nắm rõ hơn về động học của phản ứng hóa học mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa học - Chương 4: Động học của phản ứng hóa học

CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC (Thời lượng: 3t LT + 1t BT)
1. KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG HÓA HỌC Ø Nhiệt động hóa học cung cấp những cơ sở để xem xét quá trình hóa học có xảy ra hay không, xảy ra theo chiều và giới hạn nào? Ø Động hóa học cho biết quá trình xảy ra như thế nào theo thời gian trên con đường chuyển hóa của nó. Ø Động hóa học sẽ xem xét đến tốc độ và cơ chế của phản ứng
2. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC 2.1 Những khái niệm cơ bản 2.2 Tốc độ phản ứng và biểu thức tốc độ phản ứng 2.3 Các lý thuyết cơ sở của động hóa học
2.1 Những khái niệm cơ bản v Phản ứng đơn giản và phản ứng phức tạp. Phản ứng đơn giản: là những phản ứng có quá trình chuyển hóa chỉ xảy ra qua 1 giai đoạn. Ví dụ: NO + O3 = NO2 + O2 v Phản ứng phức tạp: là những phản ứng có quá trình chuyển hóa xảy ra qua nhiều giai đoạn. • Ví dụ: • N2O5 = 4 NO2 + O2 trải qua 2 giai đoạn như sau: N2O5 = N2O3 + O2 (1) N2O3 + N2O5 = 4 NO2 (2)
v Tác dụng cơ bản, cơ chế phản ứng và phân tử số Mỗi giai đoạn của phản ứng được gọi là một tác dụng cơ bản Tập hợp các tác dụng cơ bản của 1 quá trình biến đổi chất gọi là cơ chế phản ứng Tác dụng cơ bản quyết định tốc độ là giai đoạn xảy ra chậm nhất Số phân tử, nguyên tử hay ion tham gia vào một tác dụng cơ bản của phản ứng hóa học được gọi là phân tử số. Ví dụ: I2 = 2I (phản ứng đơn phân tử) 2HI = H2 + I2 (phản ứng lưỡng phân tử) NO + O3 = NO2 + O2 (phản ứng lưỡng phân tử)
v Phản ứng đồng thể và dị thể Phản ứng đồng thể: phản ứng diễn ra trong hệ đồng thể (các chất phản ứng và sản phẩm phản ứng ở cùng pha). Phản ứng dị thể: chất phản ứng và sản phẩm tạo thành ở các pha khác nhau. Phản ứng dị thể diễn ra phức tạp hơn phản ứng đồng thể
2.2 Tốc độ phản ứng và biểu thức tốc độ phản ứng 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).
Tốc độ phản ứng được xác định bằng sự giảm nồng độ của chất phản ứng hay bằng sự tăng nồng độ của sản phẩm trong 1 đơn vị thời gian (đơn vị: giờ, phút, giây). • VD: • A + B  C + D có vpư = 0,02 mol/l.giây Nghĩa là: trong thời gian 1 giây nồng độ A hoặc B giảm 0,02 mol
v Tốc độ trung bình Đối với phản ứng A + B = C + D Tính theo chất phản ứng: nếu nồng độ chất A hay B ở thời điểm t1 là C1, ở thời điểm t2 là C2 thì tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian này là C 2 − C1 ∆C v=− =− t 2 − t1 ∆t Tính theo sản phẩm: nếu nồng độ chất D hay C ở thời điểm t1 là C1, ở thời điểm t2 là C2 thì tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian này là C −C ∆C v=− 2 1 =+ t 2 − t1 ∆t
v Tốc độ tức thời (tính tại thời điểm t nhất định) dC v=± dτ
v Ñoái vôùi phaûn öùng toång quaùt aA + b B = d D + e E Toác ñoä trung bình: 1 ∆C A 1 ∆C B 1 ∆C D 1 ∆C E v= − × =− × =+ × =+ × a ∆τ b ∆τ d ∆τ e ∆τ Tốc độ tức thời: 1 dC A 1 dC B 1 dC D 1 dC E v=− × =− × =+ × =+ × a dτ b dτ d dτ e dτ
v Biểu thức tốc độ phản ứng và bậc phản ứng Đối với phản ứng đồng thể tổng quát: aA + bB  cC + dD Vpư = k.[A]m[B]n V: tốc độ tức thời tại thời điểm khảo sát k: hệ số tỷ lệ được gọi là hằng số tốc độ phản ứng m, n: bậc phản ứng theo chất phản ứng A, B m+n: bậc phản ứng tổng cộng của phản ứng Phản ứng đơn giản: m = a, n = b Phản ứng phức tạp: m  a, n  b
• Xét các ví dụ • I2  2I v = k[I2] • C3H6  CH2 = CH – CH3 v = k[C3H6] • 2N2O5  4NO2 + O2 v = k[N2O5] •  là những phản ứng bậc 1 • NO + O3  NO2 + O2 v = k.[NO]. [O3] • 2 HI  H2 + I2 v = k.[HI]2 • 2 NO2 + F2  2 NO2F v = k.[NO2].[F2] •  là những phản ứng bậc 2
Xét các ví dụ Ví dụ 1: Phản ứng: 2HI(k) = H2(k) + I2(k) Ở 443oC có tốc độ tỷ lệ với 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 ? Từ những dữ kiện đã cho, hãy: a. Xác định bậc và viết biểu thức tốc độ của phản ứng đã cho b. Tính hằng số tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ khảo sát Tính tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ trên khi nồng độ HI c. bằng 0,020mol/l
• Ví dụ 2: Xác định bậc phản ứng, biểu thức tốc độ và hằng số tốc độ của phản ứng 2NO (k) + O2 (k) = 2 NO2 (k) theo những dữ liệu thực nghiệm sau: [NO] mol/l [O2) V (mol/l.s) mol/l 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
v Hằng số tốc độ phản ứng k Ø k là đại lượng phụ thuộc vào bản chất chất phản ứng và nhiệt độ phản ứng. Ø Như vậy, k là đại lượng không đổi tại một nhiệt độ nhất định. Ø Nếu [A], [B] = 1 mol/l thì v = k, Ø k gọi là tốc độ riêng của phản ứng đã chọn khi nồng độ các chất phản ứng bằng 1 đơn vị.
Biểu thức tính k Ø Đối với phản ứng bậc 1: A  sản phẩm d [ A] d [ A] v=− = k[ A] = −kdτ dτ [ A] ü Nếu thay [A] = c ü Ở thời điểm t = 0 ↔ [A]o = co ü Ở thời điểm t = t ↔ [A] = c c τ 1 ∫ c dc = −k ∫ dτ  lnc – lnc0 = -kt 1 co k = ln c o 0 τ c
Đối với phản ứng bậc 2 2A  sản phẩm • 1 d [ A] d [ A] v=− = k[ A]2 2 = −2kdτ 2 dτ [ A] ü Nếu thay [A] = c ü Ở thời điểm t = 0 ↔ [A]o = co ü Ở thời điểm t = t ↔ [A] = c 1 1 = + 2kτ 1 1 1 c co k= ( − ) 2τ c co
Ví dụ 1 Ở 5000C xyclopropan chuyển hóa propen theo phản ứng • bậc 1. Các dữ kiện thực nghiệm như sau: t (min) 0 5 [C3H6].103, 1,5 1,24 mol/l Xác định: 1. Hằng số tốc độ phản ứng k. 2. Chu kỳ bán hủy của phản ứng. Phần trăm mol của xyclopropan còn lại sau 30 phút 3. phản ứng. 4. . Tính thời gian để xyclopropan phân hủy hết 80%
Ví dụ 2 • Phản ứng phân hủy dinitơ pentoxit N2O5 là một phản ứng bậc 1 có giá trị hằng số tốc độ k = 5,1.10-4 s-1 tại 45oC. • 2N2O5 (k)  4 NO2 (k) + O2 (k) • 1. Biết nồng độ ban đầu của N2O5 là 0,25M, hỏi sau 3,2 phút nồng độ của nó là bao nhiêu? • 2. Sau bao lâu nồng độ N2O5 giảm từ 0,25M thành 0,15M? • 3. Sau bao lâu chuyển hóa hết 62% N2O5?