Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 10: Tốc độ và cơ chế phản ứng hóa học

Bài giảng "Hóa học đại cương - Chương 10: Tốc độ và cơ chế phản ứng hóa học" cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm, tốc độ phản ứng hóa học, các yếu tố ảnh hưởng, phản ứng dây chuyển và quang hóa. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 10: Tốc độ và cơ chế phản ứng hóa học 9/16/2013 1 KHÁI NiỆM 2 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC 3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 4 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỂN VÀ QUANG HÓA 1 9/16/2013 Động hóa học: khảo sát phản ứng hóa học diễn ra như thế nào và qua những giai đoạn trung gian nào để đạt trạng thái cân bằng. Động hóa học nghiên cứu:  Tốc độ,  Cơ chế  Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hóa học: (nhiệt độ, áp suất, xúc tác,… , bản chất của chất phản ứng)  Hệ số tỉ lượng của các phản ứng hóa học: là những con số chỉ số nguyên tử, phân tử, và ion của các chất tham gia tương tác được ghi trong phản ứng đã cân bằng (tối giản).  Ví dụ: Hệ số tỷ lượng của N2, H2, NH3 trong phản ứng: N2 + 3H2=2NH3 tương ứng là:1, 3, 2 2 9/16/2013  Phản ứng đơn giản: là phản ứng chỉ xảy ra một giai đoạn. Ví dụ: NO + O3 = NO2 + O2  Phản ứng phức tạp: là phản ứng xảy ra qua nhiều giai đoạn (nối tiếp, hoặc song song, hoặc đồng thời).  Ví dụ: 2NO + O2 = 2NO2 Thuộc loại phản ứng phức tạp, gồm hai giai đoạn nối tiếp: NO + NO = N2O2 (nhanh) (1) N2O2 + O2 = 2NO2 (chậm) (2)  Tập hợp các giai đoạn xảy ra trong một phản ứng gọi là cơ chế của phản ứng.  Giai đoạn diễn ra chậm là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng. 3 9/16/2013 BẬC PHẢN ỨNG Bậc phản ứng bằng tổng số mũ của nồng độ các chất phản ứng ghi trong biểu thức định luật tác dụng khối lượng. Nếu tổng các số mũ đó là 1, 2, 3,… thì phản ứng được gọi là phản ứng bậc một, bậc hai, bậc ba,… Tốc độ phản ứng là sự thay đổi nồng độ của tác chất hay sản phẩm xảy ra trong một đơn vị thời gian.  Tốc độ trung bình  Tốc độ tức thời 4 9/16/2013  Tốc độ phản ứng tức thời (Instantaneous rate) Ví dụ: xét phản ứng mA  sản phẩm Tốc độ tức thời = - (dCA/dt) = k[A]m  Toác ñoä phaûn öùng trung bình: Söï thay ñoåi noàng ñoä chaát trong moät khoaûng thôøi gian xaùc ñònh. Thay đổi số mol của chất V TB= Thay đổi thời gian Tốc độ theo từng cấu tử aA + bB  pP + qQ Chú ý: Tốc độ pu tính theo tác chất có dấu ” –” Tốc độ theo sản phẩm có dấu “+” Đơn vị của tốc độ phản ứng, theo IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) là mol.dm-3.s-1. 5 9/16/2013 6 9/16/2013 VÍ DỤ 1: I2 = 2I v=k[I2] 2HI = H2 + I2 v=k[HI]2 2N2O5 = 4NO2 + O2 v=k[N2O5] 2NO2+ F2 = 2NO2F v=k[NO2] [F2] S2O82-+ 3I- = SO42-+ 3I3- v=k[S2O82-] [I-] 7 9/16/2013 Ví dụ: aA + bB = cC + dD v  kC A C B m n  Tốc độ của phản ứng:  Trong đó :  v: tốc độ tức thời của phản ứng ở thời điểm đang xét.  CA, CB: nồng độ tức thời của các chất A và B ở thời điểm đó.  k: hằng số tốc độ, phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và nhiệt độ.  n, m: số mũ, được xác định bằng thực nghiệm.  n + m = bậc phản ứng Bậc phản ứng có thể bằng 0 hoặc 0. Bậc phản ứng bằng 0 (Sự thay đổi nồng độ của tác chất không làm thay đổi đến tốc độ phản ứng). Phản ứng bậc 1: Khi tăng gấp đôi nồng độ tác chất sẽ dẫn đến tăng gấp đôi tốc độ phản ứng. Phản ứng bậc n nếu tăng gấp đôi nồng độ tốc độ phản ứng sẽ tăng 2n lần. Chú ý: Bậc phản ứng (m, n) có thể trùng hoặc không trùng với hệ số tỷ lượng của phương trình phản ứng. Bậc phản ứng được xác định bằng thực nghiệm. 8 9/16/2013 Ví dụ 2: ` 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) 7.5x10-4 3.0x10-3 ? a. Xác định bậc, viết biểu thức tốc độ b. Tính hằng số tốc độ k ở nhiệt độ khảo sát. c. Tính tốc độ phản ứng ở nhiệt độ trên khi nồng độ HI bằng 0.020 mol/l. ...