--> Ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè. Õèìèÿ 9 êëàññ. Êóçíåöîâà.Èíòåðàêòèâíûå çàäàíèÿ

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Õèìèÿ 9 êëàññ. Êóçíåöîâà

Ãëàâà 1. Õèìè÷åñêèå ðåàêöèè è çàêîíîìåðíîñòè èõ ïðîòåêàíèÿ

 


§ 2. Ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè

 ïðîöåññå îáó÷åíèÿ õèìèè âû íåîäíîêðàòíî íàáëþäàëè, ÷òî ðåàêöèè ïðîòåêàþò íåîäèíàêîâî: îäíè — áûñòðî, äðóãèå — ìåäëåííî, ò. å. èäóò ñ ðàçíîé ñêîðîñòüþ.

    Ïðèâåäèòå ïðèìåðû ðåàêöèé, ïðîòåêàþùèõ ñ ðàçíîé ñêîðîñòüþ.

Ïîíÿòèå «ñêîðîñòü» âàì õîðîøî èçâåñòíî èç êóðñà ôèçèêè. Ñêîðîñòü ïîêàçûâàåò èçìåíåíèÿ êàêîé-ëèáî âåëè÷èíû âî âðåìåíè.

Äåéñòâèòåëüíî, ðàçíûå ðåàêöèè ïðîòåêàþò ïî-ðàçíîìó. Ìíîãèå ðåàêöèè ïðîòåêàþò î÷åíü áûñòðî, íàïðèìåð ðåàêöèè îáìåíà ìåæäó ðàñòâîðàìè êèñëîò è îñíîâàíèé èëè íåêîòîðûõ ñîëåé äðóã ñ äðóãîì. Ìãíîâåííî ïðîèñõîäÿò ðåàêöèè, êîòîðûå ñîïðîâîæäàþòñÿ âçðûâîì, íàïðèìåð âçàèìîäåéñòâèå âîäîðîäà ñ ôòîðîì. Íåêîòîðûå æå ðåàêöèè îñóùåñòâëÿþòñÿ â òå÷åíèå áîëåå äëèòåëüíîãî âðåìåíè, èíîãäà íåñêîëüêèõ ÷àñîâ èëè ëåò. Ïðèìåðîì òàêèõ ðåàêöèé ñëóæàò ïðåâðàùåíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå â ãîðíûõ ïîðîäàõ ïîä âîçäåéñòâèåì àòìîñôåðíûõ ÿâëåíèé (äîæäÿ, âåòðà è äð.). Ñ ðàçíîé ñêîðîñòüþ ïðîòåêàþò è áèîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû â îðãàíèçìàõ.

Ñêîðîñòü õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé — îäèí èç ðåøàþùèõ ïàðàìåòðîâ ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, îñóùåñòâëÿåìûõ â ïðîìûøëåííîñòè, â íàó÷íî-ïðîèçâîäñòâåííîé äåÿòåëüíîñòè, òàê êàê îí îïðåäåëÿåò ïðîèçâîäèòåëüíîñòü è ýôôåêòèâíîñòü ïðîèçâîäñòâà. Äàæå â òîì ñëó÷àå, åñëè õèìèçì ïåðåðàáîòêè ñûðüÿ ïðîñò, íî âðåìÿ, çàòðà÷åííîå íà ïîëó÷åíèå ïðîäóêòà çíà÷èòåëüíî, òàêîé ïðîöåññ íå ðåíòàáåëåí. Êàê îïðåäåëèòü ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè?

Ïîäóìàåì âìåñòå: â ðåàêöèþ âñòóïàþò ðàçíûå âåùåñòâà è â ðàçíîì ñîñòîÿíèè: òâåðäîì, æèäêîì, ãàçîîáðàçíîì. Îáðàòèìñÿ ê èçâåñòíûì âàì ðåàêöèÿì îáìåíà, ïðîòåêàþùèì â ðàñòâîðå, íàïðèìåð ê ðåàêöèè íåéòðàëèçàöèè:

    2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2Í2Î

Î÷åâèäíî, ÷òî ïî ìåðå ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêîé ðåàêöèè èñõîäíûå âåùåñòâà (ãèäðîêñèä íàòðèÿ è ñåðíàÿ êèñëîòà) ðàñõîäóþòñÿ, ñëåäîâàòåëüíî, ñ òå÷åíèåì âðåìåíè áóäåò óìåíüøàòüñÿ èõ êîíöåíòðàöèÿ, à êîíöåíòðàöèÿ îáðàçóþùèõñÿ âåùåñòâ (ñóëüôàòà íàòðèÿ è âîäû) áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ.

Ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî â íà÷àëå ðåàêöèè êîíöåíòðàöèÿ ðåàãåíòîâ íàèáîëüøàÿ, à ñëåäîâàòåëüíî, íàèáîëüøàÿ âåðîÿòíîñòü è ñîóäàðåíèé ÷àñòèö ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ. Ïî ìåðå òîãî êàê èñõîäíûå âåùåñòâà ïðåâðàùàþòñÿ â ïðîäóêòû ðåàêöèè, êîíöåíòðàöèÿ ýòèõ âåùåñòâ óìåíüøàåòñÿ. Âìåñòå ñ ýòèì óìåíüøàåòñÿ è âåðîÿòíîñòü ñòîëêíîâåíèÿ ìîëåêóë (èëè äðóãèõ ÷àñòèö, íàïðèìåð èîíîâ).

Ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè èçìåðÿåòñÿ èçìåíåíèåì êîíöåíòðàöèé ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ â åäèíèöó âðåìåíè.

Åñëè ïðè ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðå è îáúåìå êîíöåíòðàöèÿ îäíîãî èç ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ óìåíüøèëàñü îò ñ1 äî ñ2 çà ïðîìåæóòîê âðåìåíè îò t1 äî t2, òî â ñîîòâåòñòâèè ñ îïðåäåëåíèåì ñêîðîñòü ðåàêöèè çà ýòîò ïðîìåæóòîê âðåìåíè ðàâíà:

Äëÿ ðåàêöèé, ïðîòåêàþùèõ â ðàñòâîðàõ, êîíöåíòðàöèè ðåàãåíòîâ âûðàæàþòñÿ â ìîëÿõ íà 1 ë (ìîëü/ë), à ñêîðîñòü ðåàêöèè â ìîëÿõ íà 1 ë çà 1 ñ (ìîëü/ë • ñ).

Ñêîðîñòü õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé çàâèñèò îò ìíîãèõ ôàêòîðîâ. Âàæíåéøèå èç íèõ:

    1) ïðèðîäà ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ è ñòåïåíü èõ èçìåëü÷åíèÿ (äëÿ òâåðäûõ âåùåñòâ);
    2) êîíöåíòðàöèÿ ðåàãåíòîâ;
    3) òåìïåðàòóðà;
    4) êàòàëèçàòîðû.

Íà ðåàêöèè ãàçîîáðàçíûõ âåùåñòâ îêàçûâàåò âëèÿíèå äàâëåíèå, òàê êàê ñ èçìåíåíèåì äàâëåíèÿ èçìåíÿåòñÿ èõ êîíöåíòðàöèÿ. ×åì âûøå äàâëåíèå, òåì ìåíüøå îáúåì ñìåñè ãàçîâ, à ñëåäîâàòåëüíî, áîëüøå êîíöåíòðàöèÿ âåùåñòâ â ýòîì óìåíüøåííîì îáúåìå.

Ðàññìîòðèì âëèÿíèå óêàçàííûõ âûøå ôàêòîðîâ íà ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè.

Ïðèðîäà ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ (ñòðîåíèå, âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ, õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà è äð.) îêàçûâàåò ðåøàþùåå âëèÿíèå íà ñêîðîñòü ðåàêöèè. Îáðàòèìñÿ ê èçâåñòíûì óæå âàì ãàëîãåíàì. Âû çíàåòå, ÷òî ôòîð ðåàãèðóåò ñ âîäîðîäîì óæå ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ÷ðåçâû÷àéíî ýíåðãè÷íî, ñî âçðûâîì, ðåàêöèÿ æå áðîìà ñ âîäîðîäîì èäåò çíà÷èòåëüíî ìåäëåííåå äàæå ïðè íàãðåâàíèè, ïîñêîëüêó õèìè÷åñêîå ñðîäñòâî âîäîðîäà ê ôòîðó çíà÷èòåëüíî áîëüøå, ÷åì ê áðîìó. Ýòî ãîâîðèò î ðàçíîé ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòè ôòîðà è áðîìà ïî îòíîøåíèþ ê âîäîðîäó.

Ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü âåùåñòâ õàðàêòåðèçóåòñÿ èõ ïðèðîäîé. Íî î ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòè âåùåñòâ — ó÷àñòíèêîâ ðåàêöèè ñóäÿò ïî âåëè÷èíå ñêîðîñòè åå ïðîòåêàíèÿ. ×åì áîëüøå êîíöåíòðàöèÿ âñòóïàþùèõ â ðåàêöèþ âåùåñòâ, òåì ÷àùå ñòîëêíîâåíèå èõ ìîëåêóë èëè äðóãèõ ÷àñòèö âî âðåìÿ èõ íåóïîðÿäî÷åííîãî äâèæåíèÿ â ðàñòâîðå èëè ãàçàõ. Ñòåïåíü èçìåëü÷åíèÿ ðåàãåíòîâ òàêæå âëèÿåò íà ñêîðîñòü ðåàêöèè. Òâåðäûå âåùåñòâà áûñòðåå ðåàãèðóþò â ìåëêîðàçäðîáëåííîì ñîñòîÿíèè, è ðåàêöèè ñ èõ ó÷àñòèåì ïðîòåêàþò áûñòðåå.

Òåìïåðàòóðà òàêæå îêàçûâàåò âëèÿíèå íà ñêîðîñòü õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé: ñ åå ïîâûøåíèåì ñêîðîñòü ðåàêöèè, êàê ïðàâèëî, âîçðàñòàåò, òàê êàê âîçðàñòàåò ñêîðîñòü äâèæåíèÿ ÷àñòèö.

Ýêñïåðèìåíòàëüíî äîêàçàíî, ÷òî ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû íà 10 °Ñ ñêîðîñòü óâåëè÷èâàåòñÿ â 2-4 ðàçà (åñëè ïðèíÿòü, ÷òî ïðè Î °Ñ ñêîðîñòü ðåàêöèè = 1).

Îäíàêî ïðè äàëüíåéøåì ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû ñêîðîñòü ðåàêöèè ðåçêî âîçðàñòàåò, íàïðèìåð ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû äî 30 °Ñ ñêîðîñòü íåêîé ðåàêöèè óâåëè÷èâàåòñÿ â 8 ðàç, à ïðè 100 °Ñ ñêîðîñòü ðåàêöèè óâåëè÷èâàåòñÿ áîëåå ÷åì â òûñÿ÷ó ðàç. Ýòèì îáúÿñíÿåòñÿ ðîëü íàãðåâàíèÿ âåùåñòâ äëÿ íà÷àëà è óñêîðåíèÿ õîäà ðåàêöèè. Âû íåîäíîêðàòíî óáåæäàëèñü â ýòîì ïðè íàáëþäåíèè èëè ñàìîñòîÿòåëüíîì ïðîâåäåíèè îïûòîâ (ïîäîãðåâàíèå ñìåñè ñåðû ñ æåëåçîì ïðèâîäèò ê èõ áóðíîé ðåàêöèè, íàãðåâàíèå ïðîáèðêè ñ öèíêîì è ñ ðàñòâîðîì ñîëÿíîé êèñëîòû çíà÷èòåëüíî óñêîðÿåò èõ ðåàêöèþ è äð.). Óáåäèìñÿ âî âëèÿíèè ïåðå÷èñëåííûõ ôàêòîðîâ íà ñêîðîñòü ðåàêöèè, ïðîäåëàâ ëàáîðàòîðíûå îïûòû.

Îïûò 1.  äâå ïðîáèðêè íàëüåì (íå áîëåå 1/2) ðàñòâîð ÍÑ1 (1 :2). Îñòîðîæíî îïóñòèì â íèõ ïî êóñî÷êó ìåòàëëîâ ðàçíîé ïðèðîäû: öèíêà è ìàãíèÿ. ×òî íàáëþäàåòå?

Îïûò 2.  äâå ïðîáèðêè, íàêëîíèâ èõ, îïóñòèì ïî êóñî÷êó îäíîãî è òîãî æå ìåòàëëà — öèíêà — è îñòîðîæíî ïðèëüåì ðàñòâîðû ñåðíîé êèñëîòû: â ïåðâóþ ïðîáèðêó H2SO4 1 :5, à âî âòîðóþ — 1 : 10.  êàêîé èç íèõ ðåàêöèÿ èäåò áûñòðåå?

Îïûò 3. Â äâå ïðîáèðêè ñ îäèíàêîâûìè ðàñòâîðàìè ñîëÿíîé êèñëîòû (1:2) äîáàâèì: â ïåðâóþ ïðîáèðêó — ãðàíóëó öèíêà, à âî âòîðóþ ïðîáèðêó îñòîðîæíî ïîìåñòèì öèíêîâóþ ïûëü. ×òî íàáëþäàåòå?

Îïûò 4.  äâå ïðîáèðêè ñ îäèíàêîâûì ðàñòâîðîì ñåðíîé êèñëîòû (1 :10) äîáàâèì ïî ãðàíóëå öèíêà. Îäíó èç ïðîáèðîê íàãðååì. Ðàçëè÷àåòñÿ ëè èõ ñêîðîñòü ðåàêöèè? Ïðè èçó÷åíèè ñïîñîáîâ ïîëó÷åíèÿ êèñëîðîäà â ëàáîðàòîðèè â 8 êëàññå âû óæå ïîçíàêîìèëèñü ñ êàòàëèçàòîðàìè.

Îêîí÷àíèå ïàðàãðàôà >>>

 

 




Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->