Задания для самостоятельного выполнения. 1. Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах, лежащих в основе металлургических процессов:

1. Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах, лежащих в основе металлургических процессов:

а) Fe₂O₃+Al Al₂O₃ + Fe;

б) V₂O₅+ Ca CaO + V;

в) Mn₂O₃ + Si SiO₂ + Mn;

г) TiCl₄ + Mg MgCl₂ + Ti.

2. Методом электронного баланса составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций:

а)H₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O;

б)C + HNO₃ CO₂ + NO + H₂O;

в)NaI + NaIO₃ + H₂SO₄ I₂ + Na₂SO₄ + H₂O;

г)Mg + HNO₃ Mg(NO₃)₂ + N₂O + H₂O;

д)KMnO₄ + NH₃ KNO₃ + MnO₂ +KOH + H₂O.

3. Как протекает электролиз раствора нитрата натрия, если катод и анод сделаны из меди?

4. Какие химические процессы происходят у катода и анода при электролизе раствора хлорида никеля(II), если анод: а) угольный; б) никелевый? Напишите уравнения происходящих реакций.

 

Форма контроля самостоятельной работы:

выполнение и сдача практической работы.

 

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Что такое окислительно-восстановительные реакции? Чем обусловлено изменение степеней окисления в ходе окислительно-восстановительных реакций?

2. Как называется: а) процесс отдачи электронов; б) процесс принятия электронов?

Как изменяются степени окисления атомов в этих процессах?

3. Приведите примеры: а) важнейших веществ окислителей; б) важнейших веществ восстановителей.

 

Тема 1.6

Скорость химических реакций. Химическое равновесие

Основные понятия и термины по теме: скорость химической реакции, закон действующих масс, молярная концентрация, правило Вант-Гоффа, катализаторы, ингибиторы, гомогенные и гетерогенные реакции, обратимые и необратимые реакции, химическое равновесие, константа равновесия, принцип Ле-Шателье.

План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):

1. Скорость химической реакции. Закон действующих масс. Константа скорости химической реакции.

2. Зависимость скорости химической реакции от различных факторов: природы реагирующих веществ, площади поверхности соприкосновения, концентрации, температуры и катализатора.

1. Катализаторы. Гомогенные и гетерогенные каталитические реакции. Катализ в промышленности.
2. Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Константа химического равновесия.
3. Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

 

Краткое изложение теоретических вопросов:

Раздел химии, в котором изучаются скорости и механизмы химических реакций, называется химической кинетикой.

Система в химии – рассматриваемое вещество или совокупность веществ.

Фаза - часть системы, которая отделена от других частей поверхностью раздела.

Системы, которые состоят из одной фазы, называются гомогенными, или однородными. Примерами гомогенных систем являются газовые смеси, растворы. Системы, которые состоят из двух или нескольких фаз, называются гетерогенными, или неоднородными. Гетерогенными системами являются смеси твердых веществ, газ + твердое вещество, жидкость + твердое вещество.

Химические реакции, которые протекают в гомогенных системах, называются гомогенными реакциями. Гетерогенные реакции – это химические реакции в гетерогенных системах. Гомогенные реакции протекают во всем объеме реакционной смеси. Гетерогенные реакции происходят на поверхности раздела фаз.

Скоростью гомогенной реакции υ_гом называется количество вещества n, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени t в единице объема системы V:

где n - число молей реагирующего вещества в момент времени t₁; n₂- число молей этого же вещества в момент времени t₂.

Отношение числа молей вещества к объему реакционной смеси n/ V называется мольно-объемной концентрацией, обозначается буквой С и выражается обычно в моль/л. Таким образом:

Следовательно, скорость гомогенной реакции равна изменению концентрации какого-либо из реагирующих веществ в единицу времени и выражается в моль/л* с. Знак «+» в выражении 4.3.2 ставится в том случае, если С- концентрация какого – либо исходного вещества (так как скорость реакции должна быть величиной положительной).

Скоростью гетерогенной реакции υ_гет называется количество вещества, которое вступает в реакцию или образуется в результате реакции за единицу времени на единице поверхности раздела фаз S:

Скорость любой химической реакции зависит от следующих факторов:

1) природа реагирующих веществ;

2) концентрация реагирующих веществ;

3) температура;

4) присутствие катализаторов.

Скорость гетерогенных реакций зависит так же от:

а) величины поверхности раздела фаз(с увеличением поверхности раздела фаз скорость гетерогенных реакций увеличивается);

б) скорости подвода реагирующих веществ к поверхности раздела фаз и скорости отвода от нее продуктов реакции.

Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ.

Для простейших одностадийных реакции концентрации веществ берутся в степенях, которые равны коэффициентам пред формулами веществ в уравнении реакции.

Например, для реакции aA+bB = cC+dD(где a,b,c,d – коэффициенты перед формулами веществ A,B,C,D) скорость реакции в соответствии с законом действующих масс равна:

где [A] и [B] – концентрации исходных веществ; - константа скорости реакции, которая равна скорости реакции при концентрациях реагирующих веществ [A] = [B]=1 моль/л. Константа скорости реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры, но не зависит от концентрации веществ.

При увеличении температуры скорость большинства химических реакций повышается. Зависимость скорости реакции от температуры подчиняется правилу Вант-Гоффа:

При повышении температуры на 10⁰ скорость большинства химических реакций увеличивается в 2-4 раза.

Это правило математически выражается следующей формулой:

Где γ – температурный коэффициент, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10⁰; υ₁ – скорость реакций при температуре

υ₂ - скорость реакции при температуре .

По правилу Вант-Гоффа можно рассчитывать, как изменяется скорость реакций при изменении температуры.