Скорость реакции и от чего она зависит

Размещено на http://www.allbest.ru/

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Боровская средняя общеобразовательная школа Тюменского муниципального района

Исследовательская работа по теме:

Скорость реакции и от чего она зависит

Ученица 11 “Е” класса: Шабалдина Кристина

Руководитель: Гавинович Ольга Алексеевна

Учитель химии

П. Боровский 2021 год

Оглавление

Введение

Определения и формулы

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Практическая часть

Вывод

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Актуальность: так как я ученица профильного класса химии и биологии меня заинтересовала эта тема, также она включена в одно из заданий ЕГЭ, поэтому хочу её узнать более подробно и поделиться информацией со своими сверстниками. Цель: определить понятие скорости химической реакции и экспериментально изучить влияние некоторых факторов на скорость химической реакции.

Задачи.

1. Ознакомиться с различными источниками литературы.

2. Дать понятие скорости химической реакции.

Найти и разработать методики, позволяющие выяснить влияние на скорость химической реакции:

· катализатора;

· температуры;

· концентрации вещества;

· площади соприкосновения;

· природы реагирующего вещества.

4. Провести практическую часть исследования согласно выбранным методикам.

5. Проанализировать полученный результат и сформировать выводы.

Объект исследования: скорость химической реакции.

Предмет исследования: влияние катализаторов, температуры, концентрации вещества, площади соприкосновения, природы реагирующего вещества и давления.

Методы исследования: анализ литературы, обобщение, сравнение, формулирование выводов, измерение, эксперимент, наблюдение.

Практическая значимость: Разработанные методики позволят сделать уроки химии более интересными и «выйти» за рамки школьного курса для расширения кругозора учащихся. 

Определения и формулы

скорость химический реакция катализатор

Скорость химической реакции - основное понятие химической кинетики, выражающее отношения количества прореагировавшего вещества (в молях) к отрезку времени, за которое произошло взаимодействие.

Скорость реакции отражает изменение концентраций реагирующих веществ за единицу времени. Единицы измерения для гомогенной реакции: моль/л * сек. Физический смысл в том, что каждую секунду какое-то количество одного вещества превращается в другое в единице объема.

Скорость химической реакции показывает, как быстро происходит та или иная реакция. Взаимодействие происходит при столкновении частиц в пространстве. При этом реакция происходит не при каждом столкновении, а только когда частица обладают соответствующей энергией.

Определение скорости химической реакции связано с условиями ее проведения. Если реакция гомогенная - т.е. продукты и реагенты находятся в одной фазе - то скорость химической реакции определяется, как изменение концентрации вещества в единицу времени:

х = ДC / Дt

Если реагенты, или продукты находятся в разных фазах, и столкновение частиц происходит только на границе раздела фаз, то реакция называется гетерогенной, и скорость ее определяется изменением количества вещества в единицу времени на единицу реакционной поверхности:

х = Дн / (S·Дt)

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

1. Температура

Самый простой способ изменить скорость реакции - изменить температуру. Как вам, должно быть, известно из курса физики, температура - это мера средней кинетической энергии движения частиц вещества. Если мы повышаем температуру, то частицы любого вещества начинают двигаться быстрее, а следовательно, сталкиваться чаще.

Однако при повышении температуры скорость химических реакций увеличивается в основном благодаря тому, что увеличивается число эффективных соударений. При повышении температуры резко увеличивается число активных частиц, которые могут преодолеть энергетический барьер реакции. Если понижаем температуру - частицы начинают двигаться медленнее, число активных частиц уменьшается, и количество эффективных соударений в секунду уменьшается. Таким образом, при повышении температуры скорость химической реакции повышается, а при понижении температуры - понижается.

2.Концентрация

Также изменить число эффективных соударений можно, изменив концентрацию реагирующих веществ. Понятие концентрации, как правило, используется для газов и жидкостей, т.к. в газах и жидкостях частицы быстро двигаются и активно перемешиваются. Чем больше концентрация реагирующих веществ (жидкостей, газов), тем больше число эффективных соударений, и тем выше скорость химической реакции.

На основании большого числа экспериментов в 1867 году в работах норвежских ученых П. Гульденберга и П. Вааге и, независимо от них, в 1865 году русским ученым Н.И. Бекетовым был выведен основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ:

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их коэффициентам в уравнении химической реакции.

3. Катализатор

Еще один способ увеличить скорость химической реакции - направить ее по другому пути, заменив прямое взаимодействие, например, веществ А и В серией последовательных реакций с третьим веществом К, которые требуют гораздо меньших затрат энергии (имеют более низкий активационный энергетический барьер) и протекают при данных условиях быстрее, чем прямая реакция. Это третье вещество называют катализатором.

Катализаторы - это химические вещества, участвующие в химической реакции, изменяющие ее скорость и направление, но не расходующиеся в ходе реакции (по окончании реакции не изменяющиеся ни по количеству, ни по составу).

Процесс изменения скорости реакции при взаимодействии с катализатором называют катализом. Катализаторы широко применяют в промышленности, когда необходимо увеличить скорость реакции, либо направить ее по определенному пути.

По фазовому состоянию катализатора различают гомогенный и гетерогенный катализ.

5. Площадь соприкосновения реагирующих веществ

Для гетерогенных реакций одним из способов увеличить число эффективных соударений является увеличение площади реакционной поверхности. Чем больше площадь поверхности контакта реагирующих фаз, тем больше скорость гетерогенной химической реакции. Порошковый цинк гораздо быстрее растворяется в кислоте, чем гранулированный цинк такой же массы.

В промышленности для увеличения площади контактирующей поверхности реагирующих веществ используют метод «кипящего слоя».

6. Природа реагирующих веществ

На скорость химических реакций при прочих равных условиях также оказывают влияние химические свойства, т.е. природа реагирующих веществ.

Менее активные вещества будут имеют более высокий активационный барьер, и вступают в реакции медленнее, чем более активные вещества.

Более активные вещества имеют более низкую энергию активации, и значительно легче и чаще вступают в химические реакции.

Более стабильные вещества -- это, например, те вещества, которые окружают нас в быту, либо существуют в природе.

Практическая часть

· 1. Зависимость скорости химической реакции от температуры.

Цель: проверить, зависит ли скорость химической реакции от температуры.

Опыт проводим с веществами железо и вода. В пробирку с железом добавляем воду, видим. Что реакция не происходит, реагенты остались в том же виде, не выделился газ и не образовался осадок. Далее нагреваем эту пробирку и видим, что выделяется газ. Полученные результаты записываем в таблицу.

· 2. Зависимость скорости химической реакции от концентрации взаимодействующих веществ.

Цель: проверить, зависит ли скорость химической реакции от концентрации взаимодействующих веществ.

Для проведения опыта используем растворы серной кислоты разных концентраций и медную проволоку. В пробирку с концентрированной серной кислотой помещаем медную проволоку и видим, что она полностью окислилась за несколько секунд. Во вторую пробирку уже с разбавленной кислотой снова помещаем медную проволоку, но сразу процесс их взаимодействия не наблюдается, только через 5 минут заметно, как начала окисляться медь.

Таким образом, скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ: чем выше концентрация, тем скорость реакции больше.

· 3. Влияние катализатора на скорость химической реакции.

Цель: выяснить влияет ли катализатор на скорость химической реакции.

А. Для проверки специфичности катализатора мы использовали реакцию разложения перекиси водорода: 2Н₂ О₂ = 2Н₂ О + Н₂ . Брали 3% раствор. В качестве катализаторов мы брали диоксид марганца MnO₂ и хлорид натрия NaCl. Только при добавлении порошка оксида марганца (IV) произошло бурное выделение кислорода. Тем самым, катализаторы - это вещества, которые ускоряют химическую реакцию, и чаще всего, для конкретной реакции необходим «свой» катализатор.

· 4. Влияние площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Цель: выяснить влияет ли площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции.

Мы взяли одинаковое количество мела (СаСО₃ ) в виде кусочка и порошка, поместили навески в две пробирки, в которые налили одинаковое количество соляной кислоты (1:2). Наблюдаем выделение углекислого газа, при чем в первой пробирке (мел в виде кусочка) реакция идет менее энергично, чем во второй (мел в виде порошка).

· 5. Зависимость скорости реакции от природы взаимодействующих веществ

Цель: проверить влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.

При одинаковых условиях различные вещества взаимодействуют друг с другом иначе. Если взять уксусную и серную кислоту одинаковой концентрации и поместить туда гранулы цинка, то интенсивность выделения водорода в пробирке с серной кислотой будет больше.

Таблица

Вывод

В ходе этой работы мы определили понятие скорости химической реакции и экспериментально доказали, что на скорость реакции влияют следующие факторы: катализаторы, температура, концентрация, площадь соприкосновения реагирующих веществ для гетерогенной реакции, природа реагирующих веществ.

Список используемой литературы

1. Аликберова Л. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. - М.: АСТ-ПРЕСС, 1999. - с. 207-211

2. Афанасьев М.А., Ахаганянц В.А., Тулякова Г.М., Королев Д.П. Количественные опыты по химии. Пособие для учителей. - М.: «Просвещение», 1972. - с. 76-85

3. Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб, для общеобразоват. учреждений. - М.: Дрофа, 2007. - с. 126-135

4. Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Учеб. для общеобразоват. учреждений. - М.: Дрофа, 2004. - с. 126-139

5. Иванова Р.Г. Химия: Учеб. для 8-9 кл. общеобразоват. учреждений. - М.: Просвещение, 2002. - с. 84-92

6. Кондратьев В.Н., Определение констант скорости газофазных реакций, М., 1971;

7. Колдин Е., Быстрые реакции в растворе, пер. с англ., М., 1966;

8. Кузнецова Л.М. Химия: учебник для 8 кл. средней общеобразов. шк. - Обнинск: Титул, 2000. - с. 117-118

9. Стабалдина С.Т., Лидин Р.А. Химия: Неорган. химия: Учеб. для 8-9 кл. общеобразоват. учреждений. - М.: Просвещение, 2000

10. Уэйт Н. Химическая кинетика, пер. с англ. - М. Просвещение, 1994.

11. Чернышов В.Н., Егоров А.С. Химия. Пособие-репетитор для поступающих в вузы. - Ростов-на-Дону: «Феникс», 1996. - с. 136-144

12. http://www.vebtav.ru/texts/072.htm.

13. https://www.bestreferat.ru/referat-119864.html

14. https://chemege.ru/kinetika/ 15. https://studarium.ru/article/155

Приложение

Размещено на Allbest.ru