Химическая термодинамика

1.

Химическая
термодинамика

2. Экзотермические реакции

К экзотермическим реакциям относят:
• Реакции горения, сопровождающиеся выделением света и
тепла:
2Mg + O2 = 2 MgO + Q
CH4 + O2 = CO2 + 2H2O + Q
• Реакции соединения, которые практически всегда
протекают с выделением тепла:
H2 + Cl2 = 2HCl + Q
2Ag + Br2 = 2AgBr + Q
Исключение – реакция азота с кислородом – сопровождается
поглощением тепла, эндотермическая реакция:
N2 + O2 = 2NO - Q

3. Эндотермические реакции

К эндотермическим реакциям относят:
• Реакции разложения, которые
протекают с поглощением тепла:
практически
CaCO3 = CaO + O2 – Q
2H2O = 2H2 + O2 – Q
всегда

4.

Скорость химической реакции
определяется количеством вещества,
прореагировавшего в единицу времени в
единице объема.

5.

Факторы,влияющие
на скорость химической
реакции

6.

«Скорость химической
реакции пропорциональна
произведению концентраций
реагирующих веществ, взятых
в степенях, равных их
коэффициентам в уравнении
реакции».
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
Vр-ии = k∙C (N2)∙ C (H2)3
S + O2 = SO2
Vр-ии = k∙C (O2)
Смотреть опыт

7.

Правило Я.Х. Вант-Гоффа
«Повышение температуры
на каждые 10 ∙С приводит к
увеличению скорости
реакции в 2-4 раза (эта
величина называется
температурным
коэффициентом)».
Vt2 = Vt1∙ γt2-t1/10
Смотреть опыт

8.

Этот фактор характерен
только для гетерогенных
реакций.
Чем больше площадь
соприкосновения
реагирующих веществ,
тем быстрее протекает
реакция.
H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2↑
Смотреть опыт

9.

Катализатор-это
вещество, которое
ускоряет химическую
реакцию, но само при
этом не расходуется.
2H2O2 = 2H2O + O 2↑
Смотреть опыт

10.

H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2↑
2CH3COOH + Zn = (CH3COO)2 + H2↑
Смотреть опыт

11. Химические реакции

По направлению все химические реакции можно разделить на
2 группы:
Необратимыми называют химические реакции, в результате
которых исходные вещества практически полностью
превращаются в конечные продукты (правило Бертолле, т.е. в
том случае, если образуется осадок, газ или
малодиссоциирующее вещество (вода))
С + O2 СO2
Обратимыми называют химические реакции, которые
протекают одновременно в двух противоположных
направлениях – прямом и обратном
СO2 + Н2О Н2СО3

12. Химические реакции

Обратимые реакции составляют более
многочисленную группу, особенно в
органической химии.
гидрирование
С2Н4 +Н2 Pt, t С2Н6 +
дегидрирование
Q
этерификация
RCOOH + HOR1
карбоновая кислота
спирт
RCOOR1 + H2O
сложный эфир
гидролиз

13. Химическое равновесие

Концентрация реагирующих веществ с течением
времени уменьшается, а концентрация продуктов
реакции увеличивается. Поэтому скорость прямой
реакции уменьшается, а скорость обратной реакции
увеличивается. В определенный момент времени
скорости прямой и обратной реакций становятся
равными.
Состояние химического обратимого процесса, при
котором скорость прямой реакции равна скорости
обратной реакции, называют химическим
равновесием.

14. Химическое равновесие

В состоянии химического равновесия количественное
соотношение между реагирующими веществами и
продуктами реакции остается постоянным: сколько молекул
продукта реакции в единицу времени образуется, столько
их и разлагается. Это состояние сохраняется до тех пор, пока
неизменными остаются концентрация, температура и
давление.
Многочисленные исследования показали, что смещение
химического равновесия подчиняется правилу, названному
принципом Ле-Шателье:
При изменении внешних условий химическое равновесие
смещается в сторону той реакции (прямой или обратной),
которое ослабляет это внешнее воздействие.

15. Смещение химического равновесия

• 1. Изменение температуры.
• Правило. При увеличении температуры
равновесие сместится в сторону
эндотермической реакции и наоборот.
2SO3
2SO2 + O2 – Q
+t
-t

16. Смещение химического равновесия

• 2. Изменение давление (оказывает влияние
только на те системы. где хотя бы одно вещество
– газообразное)
• Правило. При увеличении давления равновесие
смещается в сторону уменьшения объема
газообразных веществ и наоборот.
2Н2 + О2
2Н2О + Q
3V
0V
+P
-P

17. Смещение химического равновесия

• 3. Изменение концентрации.
• Правило. При увеличении концентрации
вещества равновесие смещается в сторону
его расхода, а при уменьшении
концентрации – в сторону его образования.
SO2 + Н2О Н2SО3 + Q
+ SO2
- Н2SО3
Катализаторы в равной степени ускоряют как прямую, так и
обратную реакции и поэтому не смещают равновесие, но
ускоряют наступление равновесия.

18. Закрепление материала:

• В какую сторону сместится равновесие при:
а) понижении t, б) повышении давления,
в) удалении кислорода
2 HgO
2 Hg + O2 – Q
-t
+P
- O2
CaO + CO2
CaCO3 + Q
- t
+P
+ CaO

19. Домашняя работа

• § 16, определить в какую сторону сместится равновесие:
а) С2Н4 +Н2
С2Н6 + Q
в) 3H2 + N2
2NH3 +Q
+t
-t
+P
+P
+ Н2
- NH3
б) 3Fe + 4H2O(г) Fe3O4 + Н2 – Q г) поставить знаки «+»
-t
-P
- Н2
или «-»
2 SO2 +O2
t
P
O2
2SO3 +Q