3 chuong 3 dong hoc phan ung 15t 008

1

CHƯƠNG 3

ĐỘNG HÓA HỌC

2

Nội dung

3.1. Một số khái niệm cơ bản3.2. Định luật tác dụng khối lượng3.3. Động học phản ứng đơn giản3.4. Động học phản ứng Phức tạp3.5. Phương pháp xác định tốc độ - bậc phản

ứng3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng3.7. Thuyết nghiên cứu động học 3.8. Xúc tác

3

Định nghĩa

Được xác định bởi biến thiên của lượng chất bất kỳ (chất tham gia hay sản phẩm) trong một đơn vị thể tích và sau một đơn vị thời gian.

3.1. Một số khái niệm cơ bản3.1.1. Tốc độ phản ứng

4

Biểu thức

3.1. Một số khái niệm cơ bản3.1.1. Tốc độ phản ứng

dtdN

V1W i

Dấu

5

“+” nếu i là một trong các sản phẩm.

“–” nếu i là một trong các chất tham gia.

3.1. Khái niệm cơ bản3.1.1. Tốc độ phản ứng

Dấu

6

Phản ứng diễn ra trong điều kiện V = const, thì:

V

dtdCW i

dtdN

V1W i

Chưa đề cập đến hệ số tỷ lệ


7

Khảo sát phản ứng:N2 + 3H2 = 2NH3

dtdC

21

dtdC

31

dtdC

W 322 NHHN


8

Trong trường hợp tổng quát:

aA + bB = cC + dD

dtdC

d1

dtdC

ca

dtdC

ba

dtdCW DCBA


9

Khảo sát phản ứng: 2A + B 2C + 3D

Biết tốc độ tạo thành chất C trong phản ứng là 1,0 mol.l-1.s-1.1. Xác định tốc độ tạo thành D và mất đi của

A, B?

Bài tập


10

Định nghĩa

Phương trình toán học mô tả quan hệ giữa tốc độ với nồng độ (áp suất) của phản ứng.

3.1. Khái niệm cơ bản3.1.2. Phương trình động học

11

dtdCW idt

dNV1W i Định nghĩa

W = f(x,y,z,…)

Biểu thức tính toán??????

W = f(Ci-Pi, T,…) = k.f(Ci)

3.1. Khái niệm cơ bản3.1.2. Phương trình động học

12

Khảo sát phản ứng sau:

3.1. Khái niệm cơ bản3.1.3. Cơ chế phản ứng

4Fe2+ + 4H+ + O2 = 4Fe3+ + 2H2O

13

Fe2+ + O2 Fe3+ + O2-

O2- + H+

Fe2+ + Fe3+ + + H+ H2O2

H2O2 + Fe2+ Fe3+ + OH- + Fe2+ + Fe3+ + OH- 2OH- + 2H+ 2H2O

2HO

2OH

2HO

HO

HO

2OH


Phản ứng đó trải qua các giai đoạn sau:

14

Tổng các giai đoạn mà ở đó diễn ra phản ứng hóa học được gọi là cơ chế phản ứng hóa học, còn từng giai đoạn của phản ứng được gọi là giai đoạn sơ cấp của phản ứng.

Các chất tham gia vào quá trình phản ứng hóa học được gọi là các chất phản ứng.

Các chất được tạo ra trong quá trình chuyển hóa hóa học và không bị tiếp tục biến đổi được gọi là các sản phẩm phản ứng.

Các chất được tạo ra trong một số giai đọan được gọi là các chất trung gian.


15

Xác định tốc độ phản

ứngThực nghiệm

3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng3.1. Khái niệm cơ bản

16

Phương pháp hóa học

Phương pháp hóa lý

Phương pháp

3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng3.1. Khái niệm cơ bản

17

Xác định nồng độ của tác chất phản ứng (sản phẩm) theo thời gian hoặc áp suất

tổng của hệ khí.

Phương pháp hóa học

dtdCW i

3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng

18

Độ phóng xạ Độ quay cực Khả năng hấp thụ ánh sáng Độ dẫn điện Suất điện động của dung

dịch...

Phương pháp hóa lý

3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng

19

Đối với phản ứng đơn giản, tốc độ phản ứng ở mỗi thời điểm tỷ lệ thuận với tích số nồng độ của các chất tham gia phản ứng

(với số bậc xác định).

3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng3.2. Định luật tác dụng khối lượng

Nội dung

20

Theo định luật tác dụng khối lượng PTĐH sẽ được viết là:

Khảo sát phản ứng:

21 nB

nA CkC dt

dCW i

3.2. Định luật tác dụng khối lượng3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng

aA + bB sản phẩmk

2121 nB

nA CkC dt

dCW i

Tóm lại

dtdN

V1W i

W = f(x,y,z,…) W = f(Ci-Pi, T,…) = k.f(Ci)

Định nghĩa

Biểu thức

Định luật tác dụng khối lượng

dtdCW i

(aA + bB = cC + dD)

3.2. Định luật tác dụng khối lượng3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng

22

Phân tử số là số phân tử tham gia vào một phản ứng sơ cấp.

Người ta phân biệt phản ứng đơn phân tử, lưỡng phân tử và tam phân tử.

Phản ứng đơn phân tử là phản ứng trong đó quá trình cơ bản của nó là sự biến hóa của 1 phân tử.

3.2.2. Phân tử số phản ứng hoá học3.2. Định luật tác dụng khối lượng

23

Mô hình phản ứng:aA + bB sản phẩm

Tốc độ phản ứng theo định luật tác dụng khối lượng:

21 nB

nA

A .CkCdtdCW

Bậc phản ứng:

n = n1 + n2

3.2.3. Bậc phản ứng3.2. Định luật tác dụng khối lượng

24

Bậc phản ứng của một chất: chính là số mũ của chất đó trong phương trình động học.

Bậc tổng của phản ứng: là tổng các bậc phản ứng của các chất trong phương trình động học.

Định nghĩa

3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.3. Bậc phản ứng

Giá trị n

PTĐH Bậc

0 Bậc không

1 Bậc nhất

2 Bậc hai

3 Bậc ba25

kdtdCW

kCdtdCW

221 C.CkCdt

dCW k

32

2121 kC.CkC.CkCdt

dCW 2

3.2.3. Bậc phản ứng3.2. Định luật tác dụng khối lượng

26

Mô hình:

Gọi: k : hằng số tốc độ

phản ứng CA

o : nồng độ A ban đầu

CA: nồng độ tại thời điểm t

3.3. Động học phản ứng đơn giản3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1

A sản phẩm k

27

Ví dụ

CH3COCH3 C2H4 + CO + H2

N2O5 N2O4 + ½ O2


28

Theo định luật tác dụng khối lượng: (T, V = const)

AA kCdt

dCW


29

Phương trình động học của phản ứng bậc 1:

ktCClnA

0A


-ktA .eC o

AC

30

C A

thời gian, t

C 0A/2

C 0A

C 0A/4

C 0A/8

C 0A/16

t1/2 2t1/2 3t1/2 4t1/2 5t1/2 6t1/2

-ktA .eC o

AC

Biểu diễn đồ thị


31

0AA lnCktlnC

lnC A

t

tga = -k

ktCClnA

0A


32


Là thời gian mà nồng độ chất tham gia phản ứng giảm

đi một nửa.

Chu kỳ bán hủy – t1/2

33

Chu kỳ bán hủy – t1/2

kln2t1/2

2CC

oA

A

ktCClnA

0A


34

Ghi chú


Hầu như các quá trình phân huỷ chất phóng xạ thành đơn nguyên tử, đơn phân tử và đơn hạt nhân là phản ứng bậc nhất.

35

Một đồng vị phóng xạ sau 1 giờ phân hủy hết 75%. Xác định:1. Hằng số tốc độ k? (câu 74)2. Chu kỳ bán huỷ? (câu 75)3. Thời gian cần thiết phân huỷ 87,5%?

(câu 76)4. Lượng chất phân hủy sau 15 phút? (câu

77)

Bài tập 1


36

88 – 89 – 90 – 91 – 92 – 93 – 94 – 95 – 96 –

97

Bài tập 2


Câu hỏi trắc nghiệm

37

Khảo sát phản ứng bậc nhất:N2O5 = N2O4 + ½ O2

Biết hằng số tốc độ bằng 0,002 phút-1, hỏi sau 2 giờ phân huỷ bao nhiêu phần trăm N2O5?

Bài tập 3


ĐS: 21,35%

38

Khảo sát phản ứng bậc nhất với sự phân huỷ H2O2. Người ta dùng KMnO4 để chuẩn độ cùng thể tích H2O2 ở các thời điểm khác nhau thì thu được kết quả sau:t, phút 0 10 20 30VKMnO4, ml 21,6 12,4 7,2 4,1Xác định k?

Bài tập 4


ĐS: 0,0554 phút-1

Dimetyleter phân hủy theo phản ứng bậc 1 như sau:

(CH3)2O (k) → CH4 (k) + CO (k) + H2 (k)Ở 25oC, khi áp suất ban đầu của eter là 0,395 atm thì sau 10 giây áp suất của hỗn hợp là 0,4050 atm. Tính thời gian cần thiết để áp suất hỗn hợp tăng lên gấp đôi so với ban đầu?39


Bài tập 5

ĐS: 545 giây

40

Khảo sát hai mô hình cụ thể sau:

Dạng 1: 2A → Sản phẩm Dạng 2: A + B → Sản phẩm


41

Khảo sát mô hình dạng 1 sau:


Gọi: k : hằng số tốc độ

phản ứng CA

o : nồng độ A ban đầu

CA: nồng độ tại thời điểm t

2A sản phẩm k

42

Ví dụ

H2 + I2 2HI

2HI H2 + I2


43

Theo định luật tác dụng khối lượng:

2A

A kCdtdCW


44

Phương trình động học của phản ứng bậc 2:

ktC1

C1

0AA kt

C1

C1

0AA


hoặc

45

Biểu diễn đồ thị

ktC1

C1

0AA

t

tga = k

AC1


46

0A

21 kC1t

Chu kỳ bán hủy – t1/2:


47

Bài tập 6

Khảo sát phản ứng bậc hai có nồng độ như nhau (mô hình 2A sản phẩm), sau 10 phút xảy ra hết 25% lượng ban đầu. Xác định chu kỳ bán huỷ của phản ứng? (câu 78)


48

Bài tập 7

Phản ứng bậc 2 đơn giản dạng 2A → sản phẩm có thời gian phản ứng hết 40% lượng chất là 10 phút. Thời gian để phản ứng hết 60% lượng chất?


49

Khảo sát phản ứng bậc hai (mô hình 2A sản phẩm) thu được kết quả thực nghiệm theo bảng sau: t (phút) 5 10 15 20 25 CA (mol/l) 0,11 0,073 0,0525 0,042 0,035Xác định k và viết phương trình động học phản ứng trên?


Bài tập 8

50

Từ Biểu diễn đồ thịktC1

C1

0AA

t

tga = k

AC1

k = 0,9814 l/mol.phút

Kết quả


51

Khảo sát mô hình dạng 2 sau:

Gọi: k : hằng số tốc độ phản ứng CA

o, CBo : nồng độ A, B ban đầu

(CAo CB

o) CA, CB: nồng độ A, B tại thời điểm t

A + B sản phẩm k


52

Ta luôn luôn có:

CBo – CA

o = CB –

CA = q


A + B sản phẩm

Ban đầu

Thời điểm t

CAo

CBo

CA CB

Phản ứng:

53

Theo định luật tác dụng khối lượng:

BAA CkCdt

dCW


54


BAA CkCdt

dCW

kdtq)(CCdC

AA

A

kdtdCCC AAA

q11

q1

55

kt.CC.CCln

CC1

A0B

B0A

0A

0B

0A

0B0

A0B

A

BCClnktCCC

Cln


kdtdCCC AAA

q11

q1

56

0A

0B0

A0B

A

BCClnktCCC

Cln

Phương trình cho thấy: trường hợp này phụ thuộc tuyến tính vào thời gian, hệ số góc của đường thẳng là và cắt trục tung tại .

A

B

CCln

kCC 0A

0B

0A

0BCCln


57

CA = CAo –

xCB = CB

o – x


A + B sản phẩm

Ban đầu

Phản ứng

CAo

CBo

x x

Phản ứng:


Thời điểm t CA CB

58

kt.CC.CCln

CC1

A0B

B0A

0A

0B



kt.(CC.(CCln

CC1

oA

0B

oB

0A

0A

0B

)x)x

59



kt.(CC.(CCln

CC1

oA

0B

oB

0A

0A

0B

)x)x

x = CAo/2

oB

oA

oB

0A

0B C

C2ClnCC

1

.k

t 2/1

60

Bài tập 9

Khảo sát phản ứng thuỷ phân acetate ethyl ở 15,8oC trong dung dịch kiềm natri hydroxyd. Biết nồng độ đầu của natri hydroxyd và este lần lượt là 0,02578 mol/l và 0,01211mol/l.Thực nghiệm xác định lượng este và natri hydroxyd đã phản ứng (x, mol/l) theo thời gian t như sau: t, giây 224 377 629 816 x, mol/l 0,00322 0,00477 0,00657 0,00757Xác định hằng số tốc độ của phản ứng bậc hai trên?


61

Phản ứng thuỷ phân acetate ethyl:NaOH + CH3COOC2H5 = CH3COONa + C2H5OH

(A + B sản phẩm)Biết:

l/mol 01211,0C 0B

l/mol 02578,0C 0A


Bài tập 9

62

Tính toán theo công thức lý thuyết 0

A

0B0

A0B

A

BCClnktCCC

Cln

x

xlgCCln

A

B

0

A

0B

0B

0A

0A

0B

0B

0A

0A

0B C

CCC

CCt2,303

CC

CCt1k

x0AAC Cx0BBC C


Bài tập 9

63

Kết quả tính toán theo công thức lý thuyết

l/mol,xC 0A t,

giâyx,

mol/lk,

l/mol.giây223 0,0032

20,02256 0,0889 5,74x10-2

377 0,00477

0,02101 0,00734 5,74x10-2

629 0,00657

0,01921 0,00554 5,08x10-2

816 0,00757

0,01821 0,00454 5,68x10-2

l/mol,xC 0B

k = 5,56x10-2 (l/mol.giây )


Bài tập 9

64

Tính toán theo phương pháp thực nghiệm

0A

0B0

A0B

A

BCClnktCCC

Cln

k = 5,85x10-2 (l/mol.giây )

t

a

A

BCCln

Kết quả


Bài tập 9

65

3A → sản phẩm 2A + B → sản phẩm A + B + C → sản phẩm

3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3

Khảo sát 3 mô hình sau:

66

Ví dụ

2NO + O2 2NO2

2NO + Cl2 2NOCl

2NO + Br2 2NOBr


67

Biểu thức tốc độ trong ba trường hợp có thể viết:

3A

A kCdtdCW

B2A

A CkCdtdCW

CBAA CCkCdt

dCW


68

Ta chỉ xét trường hợp đơn giản:

0C

0B

0A CCC

3A

A kCdtdCW


Ba phương trình trên trở thành:

69

Phương trình tốc độ được viết:

2kt

C1

C1

20A

2A


2ktC1

C1

20AA

2xhay

70

20A

1/2 C2k3t



71

Trường hợp tổng quát bậc n, đơn giản các nồng độ đầu bằng nhau, PTĐH có dạng:

nii Ckdt

dCW

3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.4. Phản ứng một chiều bậc n

72

Phương trình động học tường minh: (n 1)

1)k.t-(nC1

C1

1-n0i

1-ni


73

)1(Ck1-2t 1-n0

in

1-n

1/2

n



74

Phản ứng này có vận tốc phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ chất tham gia phản ứng, mà phụ thuộc vào k, tức là phụ thuộc vào một số yếu tố như: nhiệt độ, chất xúc tác, bề mặt tiếp xúc hai pha, lượng ánh sáng…

kdtdCW PTĐH có

dạng:


75

Phản ứngdây chuyền

Phản ứngnối tiếp

Phản ứng thuận nghịch

Phản ứngphức tạp

Phản ứngsong song

3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.1. Mở đầu

76

Là phản ứng diễn ra theo hai chiều ngược nhau, các chất phản ứng tương tác với nhau tạo ra sản phẩm (phản ứng thuận) đồng thời các chất sản phẩm lại phản ứng với nhau tạo trở lại chất ban đầu (phản ứng nghịch).

Định nghĩa

3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch

77

k

k'A B

Khảo sát mô hình phản ứng sau:

t = 0 CAo

CBo

Phản ứng x x Thời điểm t CA= CA

o–x CB= CB

o + x


Phản ứng thuận nghịch bậc nhất

78

B'

AA CkkCdt

dCW



Thay CA và CB vào phương trình.

CA = CAo –

x CB = CB

o + x


79

xkkCkkCxCkxCkdtdx '0

B'0

A0B

'0A

t)kk(oB

'oA

oB

'oA 'e

)CkkC(x)'kk()CkkC(


t)kk()CkkC(

x)'kk()CkkC(ln 'oB

'oA

oB

'oA

Hay


80

k

k'A B

t = 0 CAo

CBo

Phản ứng x x Thời điểm t CA= CA

o–x CB= CB

o + xCân bằng: CA

o – xCB

CBo + xCB



81


Hằng số cân bằng K:


CBoA

CBoB

xCxC

'kkK

82


t)kk()CkkC(

x)'kk()CkkC(ln 'oB

'oA

oB

'oA


CBoA

CBoB

xCxC

'kkK

t)kk(xxxln '

CB

CB

PTĐH theo nồng độ cân bằng:

83

Bài tập 10


Các hằng số tốc độ k = 300 s-1 và k’ = 100 s-1. Ở thời điểm t = 0 chỉ có chất A mà không có B. Hỏi trong bao lâu thì một nửa A biến thành B?


k

k'A B

84

Bài tập 11


Ở thời điểm t = 0 có chất [A] = 0,05M mà không có B và tại điểm cân bằng có [A] = 0,01M. Xác định k/k’?


k

k'A B

85

Bài tập 12


Ở thời điểm t = 0 có chất [A] = 0,8M; [B] = 0,3M và k = 0,2giây-1; k’ = 0,4giây-1. Xác định xCB và k = k+k’)?


k

k'A B

86

Bài tập 13

Khảo sát phản ứng với các số liệu dưới đây:

t, s 0 45 90 225 270 360 495 675 %B 0 10.8 18.9 37.7 41.8 49.3 56.5 62.7 70Tính K, k và k’?


k

k'A B

87

k

k'A B + C

Khảo sát mô hình 1 phản ứng sau:

t = 0 Co 0 0Phản ứng x x xThời điểm t Co– x x x


Phản ứng thuận nghịch bậc hai

88

CB'

AA CCkkCdt

dCW



Thay CHI; CH2 và CI2 vào phương trình.

CA = Co – x

CB = CC = x


89

2o x'.kxCkdtdx



Lấy tích phân có PTĐH tường minh

90

k

k'2A B + C

Khảo sát mô hình 2 phản ứng sau:

t = 0 Co 0 0Phản ứng x x/2 x/2 Thời điểm t Co– x x/2 x/2



91

CB'2

AA CCkCkdt

dCW



Thay CB; CC vào phương trình.

CA = Co – x

CB = CC = x/2


92

2

2o 2

x'.kxCkdtdx



Lấy tích phân có PTĐH tường minh

93

Phản ứng song song là phản ứng khi từ một chất hay một số các chất ban đầu phản ứng theo hai hay nhiều hướng khác nhau.

Định nghĩa

3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song

94

Phản ứng song song

Bậc nhất Bậc hai Bậc trộn lẫn


95

Phản ứng song song bậc 1

Là phản ứng từ một chất ban đầu phản ứng theo hai hướng khác nhau, các phản ứng này diễn ra đồng thời, độc lập nhau và bậc 1.


96

Ví dụ

C2H5OHC2H4 + H2O

CH3CHO + H2

k

k’

RR’ + CO

R’CO + RRR’CO

k

k’

KCl + O2

KClO3KClO4 + KCl

k

k’



97

Khảo sát mô hình phản ứng sau:

A

k B

Ck’



98

Phương trình tốc độ phản ứng hai chiều:



AB kCdt

dC

AC C'kdt

dC

(1)

(2)

99

(3)

Phương trình tốc độ tổng của cả phản ứng:



ACBA C)'kk(dt

dCdtdC

dtdC

100


Phương trình tốc độ tường minh:


t)'kk(CCln

A

oA

t)'kk(oAA e.CC

(4)

(5)

101

0A A B CC C C C



Xác định CB, CC:

(1) và (2) k

'kCCB

C

t)'kk(oAA e.CC (5

)

CB vật chất

102

Kết quả:

0 ( ')k k tA AC C e

0 ( ')(1 )'k k t

B AkC C e

k k

0 ( ')' (1 )'

k k tC A

kC C ek k



103

Xác định k và k’:

Giải hệ phương trình trên tìm được tốc độ phản ứng k & k’.



k'k

CCB

C

t)'kk(CCln

A

oA

104

Nhận xét

Khi hằng số tốc độ k và k’ khác nhau rất nhiều thì phản ứng chính là phản ứng có tốc độ lớn nhất hoặc phản ứng tạo sản phẩm quan trọng nhất.



105

Chu kỳ bán huỷ



1/2ln2

'tk k

105

106

Khảo sát mô hình phản ứng:

A + B

D

E

k

k’



107

Ví dụ

Na + ClCNNaCl + ½

C2N2NaCN + ½

Cl2C4H102C2H52CH4 + C2H2



108

Phương trình tốc độ:

BAD C.kCdt

dC

BAE C.C'kdt

dC

(1)

(2)



109

Phương trình tốc độ tổng quá trình:

BAEDBA C.C).'kk(dt

dCdtdC

dtdC

dtdC

(3)



110

BoA

AoB

oB

oA C.C

C.Cln)CC.(t

1)'kk(




(4)

111

k'k

CCD

E

Giải hệ phương trình của hai phương trình trên suy ra k và k’.



Xác định k và k’:

Từ (1) và (2) ta có:

Kết hợp (4)B

oA

AoB

oB

oA C.C

C.Cln)CC.(t

1)'kk(

112

Khảo sát mô hình phản ứng:

A C

D

kk'


Phản ứng song song bậc trộn lẫn

A + B

113

Phương trình tốc độ:

BAB C.C'.kdt

dC

BAAA C.C'.kC.kdt

dC

(1)

(2)



114

Lấy (2) chia (1) ta được:

BB

A dCC1.'k

k1dtdC

(3)



115

oB

BB

oB

oAA C

Cln.'kkCCCC



(4)


116

o

B

BB

oB

oAB

BCCln.'k

kCCCC'kdtdC


Thay (4) và (1) ta được:

(5)


117


Xác định k và k’


Phản ứng song song tiến hành theo sơ đồ sau:

Xác định các hằng số k và k’, biết rằng trong hỗn hợp các sản phẩm phản ứng có 35% chất B, còn nồng độ chất A giảm đi một nửa sau 410 giây.

Bài tập 14

118 ĐS:. 0,59.10-3 giây-1 và 1,09.10-3 giây-1


Ak B

Ck’

119

3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.4. Phản ứng nối tiếp

Phản ứng nối tiếp là phản ứng tạo sản phẩm cuối không phải trực tiếp từ chất tham gia phản ứng đầu mà phải qua các giai đoạn tạo ra một số sản phẩm trung gian không bền.

Định nghĩa

120

Cho sơ đồ phản ứng đơn giản:

Tại t = 0 thì nồng độ của chất A là C0A;

còn chất B và C là : CB = CC = 0.Theo điều kiện cân bằng vật chất, ở mọi thời điểm luôn có hệ thức:

C0A = CA + CB + CC

Ck'BkA


121

Từ sơ đồ phản ứng trên ta có thể viết:

(2’)Ck'dtkC

)2(k’CkCdtdC

)1(kCdtdC

BC

BAB

AA


122

Thay (*) vào (2) ta được:

(*)eCC (1) kt0AA

(3)ekCCk'dCCk'ekCdC

kt0AB

B

Bkt0

AB

.

.

dt

dt


123

Giải phương trình (3) ta được nghiệm là:

kk'k.

kk'k'.1

xkk'k

eeCC

eeCCtk'kt

0AC

tk'kt0AB

CB


124

Khảo sát sự biến thiên nồng độ các chất đầu A, chất trung gian B và sản phẩm cuối C. Ta tình được:

21

2

1

max kkkkln

t


212k-k

k

1

20AmaxB kkCC

Khảo sát phản ứng nối tiếp tiến hành theo sơ đồ sau:

Nồng độ chất B đạt cực đại sau 103 giây, còn nồng độ chất A giảm đi một nửa sau 160 giây. Xác định k và k’?

Bài tập 15

125ĐS: 4,3.10-3 giây-1 và 4,1.10-3 giây-1


Ck'BkA

126

Phương phápHoá học

Phương pháp đo

Phương phápHóa lý

dtdCW i Thông số hóa lý

3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.1. Đo tốc độ phản ứng

127

Đo áp suất, nếu trong hệ có sự biến đổi số phần tử trong quá trình phản ứng

Đo thể tích, nếu phản ứng trong pha lỏng có thể tạo ra một khí nào đó, dựa theo sự biến đổi thể tích của khí thoát ra có thể xác định được tốc độ phản ứng.

Đo sự quay cực quang học, nếu trong phản ứng có sự tham gia của chất hoạt động quang học…

Thông số hóa lý

3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.1. Đo tốc độ phản ứng

128

Phương pháp tốc độ dạng cơ bản:

m21 nm

n2

n1

i C...CkCdtdCW

Bậc phản ứng:n = n1 + n2 + … + nm

Phản ứng đơn giản: ni = phân tử số phản ứng Phản ứng phức tạp: ni : tính toán thực nghiệm

3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng

129

Phương phápvi phân (cô lập)

Phương pháp xác định

Phương pháptích phân (thế)

Phương phápchuyển hóa

Phương pháp Van’t HoffPhương pháp nồng độ đầu


Phương pháp vi phân21 nB

nA

i CCk'dtdCW

CB >> CA CB CBo k’CB

= k A

i kCdtdCW

β là bậc của chất phản ứng có mặt với nồng độ rất nhỏ hay có thể là bậc chung của phản ứng.


130

./%23page127

Phương pháp Van’t Hoff:

βA

A kCdtdCW

lnW = lnk + βlnCA

Lấy LOGARIT hai vế

Khảo sát hai thời điểm t1, t2

t1 W1, CA1

t2 W2 , CA2


131

t1 : lnW1 = lnk + βlnCA1

t2 : lnW2 = lnk + βlnCA2

Bậc phản ứng β được xác định bằng phương pháp đại số như sau:

A2

A1

2

1

CClnWWln

β

Phương pháp Van’t Hoff:


132

Phương pháp nồng độ đầu

β0

α0BkAW

β0

α'0

'0 BkAW

β0

α''0

''0 BkAW

''0'

0

''0

'0/AAln/WWlnα

Chọn Bo như nhau, thay đổi A

Bo, Ao’Bo, Ao’’

Tương tự xác định bậc


133

Bài tập 16 Xét phản ứng: A + B = C

và thu được kết quả sau:

a. Bậc phản ứng đối với A và B.; Hằng số tốc độ phản ứng?b. Tính W khi = = 0,5M?

oAC o

BCSố TN (M)

(M) Wo. (M.phút-1)

1 0,1 0,1 2,0.10-3

2 0,2 0,2 8,0.10-3

3 0,1 0,2 8,0.10-3

oAC o

BC

Câu 101, 102, 103


134

Phương pháp tích phân (thế)

Giả sử phản ứng bậc n

Thay giá trị thực nghiệm vào PTTĐ

tương ứng

Tính ki ở các giá trị trên ki không đổi phù hợp bậc

và PTTĐ

ktCClnA

0A

ktC1

C1

0AA

Bậc 1

Bậc 2

Bậc 3


135

2kt

C1

C1

20A

2A

Các kết quả sau đây thu được khi tiến hành phân hủy ammoniac trên bề mặt tungsten đun nóngÁp suất đầu, mmHg 65 105 150 185

t1/2 , s 290 111 54 36Xác định giá trị hằng số tốc độ của phản ứng trên?

Bài tập 17


136ĐS:. 1,224.10-6

Trong quá trình thủy phân nitrat metyl trong dung dịch nước, người ta thu được kết quả như sau:Thời gian phản ứng, phút 250 500 750

% ester phân hủy 16,60 30,34 41,75Xác định hằng số tốc độ của phản ứng trên?

Bài tập 18


137 ĐS: 7,23.10-4 phút-1

Thời gian bán hủy trong quá trình phân hủy nhiệt N2O lần lượt là 255 giây và 212 giây khi áp suất đầu là 290mmHg và 360mmHg. Xác định bậc n và k của phản ứng phân hủy trên?

Bài tập 19


138

ĐS: n = 2; k = 1,33.10-5 giây-

1.mmHg-1.

Khảo sát sự phân huỷ aceton:CH3COCH3 C2H4 + H2 + CO

Theo thời gian phản ứng, áp suất chung của hệ đo được như sau: t, phút 0 6,5 13 19,9

P, mmHg 312 408 488 562Xác định bậc và tính hằng số tốc độ của phản ứng trên?

Bài tập 20


139 ĐS: 2,56.10-2 phút-1

Phương pháp chuyển hóa 1/q

PTĐH có dạngni

i kCddC- t

tkC1

C1

1-n1

n1-n0i

1-ni

Lấy tích phân n 1


140

Gọi t1/q là thời điểm chuyển hóa 1/q chất tham gia phản ứng, tức là:

q0i

0iiC-CC


Thay vào PT trên, ta được:

1/qn

110 tk11-q

q1

1

nni n

C


141

Lấy LOGARIT hai vế PT trên, ta có:lnt1/q = lnQ + (1-n)lnC0i


Xây dựng thưc nghiệm từ phương trình tuyến tính trên,Ta thu được hệ số góc đường thẳng (1-n).Khi 1/q = ½ t = t1/2: chu kỳ bán huỷ

in

n

Cnnk

t 0

1

2/1 ln)1()1(12lnln


142

Khảo sát phản ứng sau:2C2H5OH + 2Br2 CH3COOC2H5 + 4HBr

Người ta làm hai thí nghiệm với kết quả sau:

Xác định bậc phản ứng khi có dư rượu?

Bài tập 21


143

TN [Br], M t, giờ1 4,24.10-3

2,12.10-30

11,12 8,14.10-3

4,07.10-30

12,5

Khảo sát phản ứng sau:A B

Khi nồng độ đầu của A thay đổi từ 0,51M đến 1,03M thì thời gian nửa phản ứng thay đổi từ 150 giây đến 75 giây ở 25oC. Xác định bậc phản ứng và tính k?

Bài tập 22


144

Hầu hết vận tốc của các phản ứng hóa học đều tăng theo nhiệt độ, lý do là khi tăng nhiệt độ làm số tiểu phân hoạt động tăng lên.

Một số phản ứng khác thì bị chậm lại khi nhiệt độ tăng lên.

Loại thứ ba lúc đầu thì vận tốc phản ứng tăng theo nhiệt độ nhưng khi nhiệt độ đạt đến một giới hạn nhất định thì vận tốc phản ứng lại giảm dần.

3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.1. Mở đầu

145

Thực nghiệm cho thấy đa số các phản ứng có vận tốc tăng từ 2 đến 4 lần khi nhiệt độ tăng thêm 100C:

n

T

10.nT

kk

42Với

Trong đó: γ : hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng KT, kT+10: hằng số tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T và T + 10

3.6.2. Quy tắc thực nghiệm Van’t Hoff

3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

146

Phản ứng phân hủy một hợp chất hữu cơ có hằng số tốc độ ở 100C và ở 600C lần lượt là 1,08.10-4 phút -

1 và 5,484.10-2 phút -1. Xác định hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng?

Bài tập 23

3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.2. Quy tắc thực nghiệm Van’t Hoff

147

ĐS: 3,48

148

Năm 1889, Arrhenius người Thụy Điển đã đưa ra phương trình thực nghiệm:

2a

RTE

dTklnd

k : hằng số tốc độ phản ứngEa: năng lượng hoạt hóa

RTE

0

a

ekk hay

3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.3. Phương trình Arrhenius

Hằng số khí lý tưởng R

R = 8,314.107 erg/mol.độ= 8,314 J/mol.độ

= 62.400 mmHg/mol.độ = 0,082 atm.lít/mol.độ

= 1,987 cal/mol.độ


149

Lấy tích phân phương trình từ nhiệt độ T1 đến T2 ta được:

Nếu biết các hằng số vận tốc ở hai nhiệt độ T1, T2 thì ta có thể xác định được năng lượng hoạt hóa Ea.

12

a

T

T

T1

T1

RE

kkln

1

2

21 TT k,k

2a

RTE

dTklnd


150

Năng lượng hoạt hóa của phản ứng là bao nhiêu để tốc độ phản ứng tăng lên 3 lần khi tăng nhiệt độ lên 10 độ tại 300K?

Bài tập 24


151

ĐS: Ea = 20,3 (Kcal)

98 - 99 - 100 - 104 - 105 - 106 - 107

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM


152

Chất xúc tác

là chất tham gia vào một giai đoạn của phản ứng và làm thay đổi vận tốc của phản ứng nhưng sau đó lại được phục hồi và tách ra khỏi sản phẩm của phản ứng mà không bị biến đổi cả về tính chất hóa học cũng như về lượng.

3.7. Xúc tác 3.7.1. Khái niệm

153

Chất xúc tác làm tăng vận tốc của phản ứng thường gọi là chất xúc tác dương hay gọi chung chất xúc tác

Các chất làm giảm vận tốc của phản ứng gọi chất xúc tác âm hay là chất ức chế.

Chất xúc tác

3.7. Xúc tác 3.7.1. Khái niệm

154

Phân loại

XT dị thể XT đồng thể XT men

3.7. Xúc tác 3.7.2. Phân loại

155

Xúc tác đồng thể: chất xúc tác có cùng pha với các chất tham gia phản ứng như axit, bazơ, muối của các kim loại chuyển tiếp…

Xúc tác dị thể: chất xúc tác khác pha với các chất tham gia phản ứng, chất xúc tác dị thể như kim loại chuyển tiếp, zeolite, oxít..

Xúc tác men: Tác nhân gây xúc tác là những vi sinh vật, người ta gọi nó là enzym.

3.7. Xúc tác 3.7.2. Phân loại

156

Không làm thay đổi nhiệt động Chất xúc tác chỉ làm tăng vận tốc của phản ứng

có G < 0 Làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng Chất xúc tác không làm thay đổi cân bằng của

phản ứng nhưng làm cho cân bằng đạt được nhanh hơn.

Xúc tác có tính chọn lọc chất xúc tác giúp phản ứng tạo sản phẩm mong muốn

3.7. Xúc tác 3.7.3. Tính chất

157

NLHH khi pư không có

XTNLHH khi pư

có XT

NL giải phóng của pư thuận

Quá trình pư

Thế năng

3.7. Xúc tác 3.7.3. Tính chất

158

Phương trình động học phụ thuộc vào nồng độ hợp chất trung gian.

Thuyết hợp chất trung gian (Spitalki-1926)

Chất xúc tác sẽ kết hợp với một số chất tham gia phản ứng tạo ra hợp chất trung gian.

Giai đoạn tạo ra hợp chất trung gian xảy ra rất nhanh và là một quá trình thuận nghịch.

3.7. Xúc tác 3.7.4. Xác tác đồng thể

159

Giải hấp

Phản ứngBề mặt

Khuếch tán

Chuyểnchất

Hấpphụ

Quá trình xúc tác dị thể qua các

giai đoạn

3.7. Xúc tác 3.7.5. Xác tác dị thể

160

Tầm quan trọng của xúc tác

Sản xuất trong công nghiệp

Bảo vệ môi trường

3.7. Xúc tác 3.7.5. Xác tác dị thể

161

3 chuong 3 dong hoc phan ung 15t 008

Documents

Transcript of 3 chuong 3 dong hoc phan ung 15t 008