Скористайтеся пошуком, наприклад Реферат        Грубий пошук Точний пошук
Вхід в абонемент





Курсова робота

на тему:

Вивчення і аналіз літературних джерел для створення навчально-методичного посібника-збірника прикладів і завдань з фізичної хімії (кінетика, каталіз та електрохімічні процеси).

Зміст

Вступ. .................................................................................................................... 3

Розділ І. Хімічна кінетика.

Закон діючих мас. Константа швидкості хімічної реакції. ....................... 4

Вплив температури на швидкість хімічної реакції. Енергія активації. .. 11

Розділ ІІ. Каталіз.

1. Гомогенний і гетерогенний каталіз. ............................................................ 12

Розділ ІІІ. Електрохімія.

1. Електропровідність. Закон розведення Освальда. Числа переносу. ........ 24

2. Електроліз. Закони Фарадея. ........................................................................ 32

3. Комбіновані завдання. .................................................................................. 38

Розділ IV. Висновок. ........................................................................................... 43

Додатки. ................................................................................................................ 44

Літературні джерела. ........................................................................................... 46

Відповіді до завдань. ........................................................................................... 47

Вступ.

Даний збірник є посібником з фізичної хімії для хімічних спеціальностей вищих навчальних закладів. Матеріал збірника відповідає програмі з фізичної хімії і допомагає студентам засвоїти окремі розділи курсу, зокрема “Хімічна кінетика”, “Каталіз”, “Електрохімія”.

Матеріал даного посібника розділений на параграфів. Кожному параграфу передує введення, де коротко викладені деякі теоретичні питання, наводяться необхідні формули і додаються методичні вказівки щодо розв’язання задач.

Потім пропонується для розв’язання ряд задач, аналогічних до розібраних прикладів.

“Комбіновані задачі” охоплює теми усіх решта параграфів. В задачах цього параграфа показаний взаємозв’язок між розділами фізичної хімії а також між окремими закономірностями. При розв’язуванні цих задач студент повинен знати усі основні закономірності вивчених розділів “Хімічна кінетика”, “Каталіз” і “Електрохімія”.

Умови задач складені так, що спочатку подається загальна умова до ряду задач, а потім в таблицях наведені необхідні для їх розв’язання дані. Це зроблено з метою кращого засвоєння студентами основних закономірностей і формул.

Частина задач і прикладів взятих з різних джерел, перероблена, а значна частина цілком оригінальна.

Розмірності фізичних величин в збірнику вказані, головним чином, з врахуванням міжнародної системи одиниць (СІ). В ряді випадків використовуються деякі несистемні одиниці, що знайшли застосування в хімії (грам-еквівалент, літр та інші). В кінці збірника поміщені відповіді до задач і таблиці величин, необхідні для розв’язування задач.

ІІ. Каталіз.

Гомогенний і гетерогенний каталіз

= Теоретичні відомості =

Каталіз – це явище прискорення реакції у присутності речовин-каталізаторів, які вступають у проміжну взаємодію з реагуючими речовинами, але не входять до складу продуктів реакції.

Каталізатор не входить до вихідних речовин і продуктів реакції і не може впливати на зміну енергії Гіббса ДG, а може лише збільшити швидкість реакції в тому випадку, якщо ДG<0. В стані рівноваги (ДG=0) каталізатор у рівному ступені прискорює як пряму, так і зворотню реакції.

Залежність швидкості реакції від електростатичної енергії Гіббса записується рівнянням:

, (1)

де К0' – константа швидкості в середовищі , де D= ?;

(2)

ДG* - енергія Гіббса; dAB – відстань між центрами іонів сферичної форми;

ZAe, ZBe – заряди іонів.

Швидкість бімолекулярних гомогенно-каталітичних реакцій записується рівнянням:

(3)

Для К2>>К3

(4)

Для К2<<К3

(5)

В сильнокислих розчинах деякі реакції каталізуються тільки іонами гідроксонію, а для швидкості записується в наступній формі:

(6)

де КН+ - константа швидкості кислотного каталізу;

[Н3О+] – концентрація каталізатора;

[S] – концентрація субстрата.

Значення каталітичної константи КН+ для цих іонів визначають заміщенням швидкостей реакції в кислих розчинах при різних концентраціях Н3О і S;

В сильнолужних розчинах

. (7)

Якщо каталіз може проходити обома іонами Н+ і ОН- і якщо реакція одночасно іде по двох напрямках, швидкість реакції може бути записана так:

(8)

де k0 – константа швидкості некаталізуючої реакції.

Кислотна каталітична константа швидкості реакції k зв’язана з константою дисоціації Ка рівнянням Бренстеда

(8)

Для основного каталіза рівняння Бренстеда записується у вигляді

(9)

де Gb, G'b і в – константи.

Будь-яка реакція між газоподібними речовинами, яка протікає на поверхні каталізатора може бути розділена на п’ять стадій:

підхід речовини до поверхні каталізатора;

адсорбція речовини;

реакція на поверхні каталізатора;

десорбція продукту реакції з поверхні каталізатора;

відвід продуктів реакції від поверхні в об’єм газової фази.

- р-ня Фроста-Баландіна

Рівняння Фроста-Баландіна можна показати графічно (мал. 1). Відклавши на осі абсцис , а на осі ординат , одержимо пряму лінію. Тангенс кута нахилу прямої до осі абсцис визначають значення в, а відрізок на осі ординат y=0 – величину б.

Приклади розв’язування завдань

Приклад 1.

Використовуючи метод стаціонарної концентрації, виведіть рівняння, виходячи із швидкості гомогенно-каталітичної реакції А+В+К>С+К. Гомогенно-каталітична реакція проходить по наступному механізму:

1) Утворення проміжного продукту АК в результаті протилежної взаємодії між каталізатором і одним із вихідної речовини:

А+К-АК

2) Утворення комплексу в результаті взаємодії утворюючого проміжного комплексу з другим компонентом реакції:

АК+В>(АВ*)К

3) Утворення звичайних продуктів і ??????????????? каталізатора:

(АВ*)К>С+К

Розв’язання:

Згідно теорії активного комплексу швидкість реакції визначається швидкістю його розпаду на наступні продукти:

Визначаємо методом стаціонарної концентрації який містить активований комплекс (АВ*)К. Через деякий час після початку процесу швидкість накопичення комплексу буде

звідки

Концентрацію проміжного продукту виражаємо через концентрацію вихідних продуктів.

Згідно схеми реакція накопичення проміжного продукту АК протилежна, то

Звідки знайдемо [АК]:

підставимо (5) в (3) і одержимо вираз:

.

Із одержаного рівняння видно, що швидкість реакції прямопропорційна концентрації каталізатора.

Приклад 2.

Розклад С2Н5ОН на етилен і воду проходить при 653 К на 10 см3 каталізатора Al2O3.

Вихід 64%-ного розчину спирту n і об’єм V0n газу, який утворився за 3 хв., в результаті реакції буде:

n, см3 | 0,144 | 0,65 | 0,937 | 1,15 | 2,37

V0n, см3 | 30,3 | 89,7 | 119 | 131,5 | 217

Барометричний тиск 100121,63 Па, кімнатна температура 300 К. Обчисліть коефіцієнти б і в в рівнянні:

і напишіть емпіричні рівняння.

Розв’язання:

Коефіцієнти б і в в рівнянні Фроста одержимо графічно.

Для цього обчислимо значення , , , і побудуємо графік в координатах (рис. 1).

Для одного значення розв’яжем: ;

де, ;

b – кількість спирту, %;

=0,9 г/см3. Тоді:

m1==0,0018


Сторінки: 1 2