Chương 3 Động hóa học

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.

pptx160 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 2285 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chương 3 Động hóa học, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level HUI© 2006 General Chemistry: Slide ‹#› of 48 Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level ‹#› 1 CHƯƠNG 3 ĐỘNG HÓA HỌC 2 Nội dung 3.1. Một số khái niệm cơ bản 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.4. Động học phản ứng Phức tạp 3.5. Phương pháp xác định tốc độ - bậc phản ứng 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.7. 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 bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng 4 Biểu thức 3.1. Một số khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Dấu  5 “+” nếu i là một trong các sản phẩm. “–” nếu i là một trong các chất tham gia. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Dấu  6 Phản ứng diễn ra trong điều kiện V = const, thì: Chưa đề cập đến hệ số tỷ lệ 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng 7 Khảo sát phản ứng: N2 + 3H2 = 2NH3 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng 8 Trong trường hợp tổng quát: aA + bB = cC + dD 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng 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. Xác định tốc độ tạo thành D và mất đi của A, B? Bài tập 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng 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 bản 3.1.2. Phương trình động học 11 Định nghĩa W = f(x,y,z,…) Biểu thức tính toán?????? W = f(Ci-Pi, T,…) = k.f(Ci) 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.2. Phương trình động học 12 Khảo sát phản ứng sau: 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.3. 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 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.3. Cơ chế phản ứng 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. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.3. Cơ chế phản ứng 15 Xác định tốc độ phản ứng Thực nghiệm 3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng 3.1. 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 ứng 3.1. 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 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 lượng 3.2. 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: 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng aA + bB  sản phẩm k 21 Tóm lại W = f(x,y,z,…) W = f(Ci-Pi, T,…) = k.f(Ci) Định nghĩa Biểu thức Định luật tác dụng khối lượng (aA + bB = cC + dD) 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.1. 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 học 3.2. 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: Bậc phản ứng: n = n1 + n2 3.2.3. Bậc phản ứng 3.2. 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 ba 25 3.2.3. Bậc phản ứng 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 26 Mô hình: Gọi: k : hằng số tốc độ phản ứng CAo : nồng độ A ban đầu CA: nồng độ tại thời điểm t 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 A sản phẩm k 27 Ví dụ CH3COCH3  C2H4 + CO + H2 N2O5  N2O4 + ½ O2 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 28 Theo định luật tác dụng khối lượng: (T, V = const) 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 29 Phương trình động học của phản ứng bậc 1: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 30 Biểu diễn đồ thị 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 31 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 32 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 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 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 34 Ghi chú 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 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: Hằng số tốc độ k? (câu 74) Chu kỳ bán huỷ? (câu 75) Thời gian cần thiết phân huỷ 87,5%? (câu 76) Lượng chất phân hủy sau 15 phút? (câu 77) Bài tập 1 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 36 88 – 89 – 90 – 91 – 92 – 93 – 94 – 95 – 96 – 97 Bài tập 2 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 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 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 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 30 VKMnO4, ml 21,6 12,4 7,2 4,1 Xác định k? Bài tập 4 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 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 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 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 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 41 Khảo sát mô hình dạng 1 sau: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Gọi: k : hằng số tốc độ phản ứng CAo : 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 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 43 Theo định luật tác dụng khối lượng: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 44 Phương trình động học của phản ứng bậc 2: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 hoặc 45 Biểu diễn đồ thị t tga = k 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 46 Chu kỳ bán hủy – t1/2: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 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) 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 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? 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 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 0,035 Xác định k và viết phương trình động học phản ứng trên? 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 8 50 Từ Biểu diễn đồ thị t tga = k k = 0,9814 l/mol.phút Kết quả 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 51 Khảo sát mô hình dạng 2 sau: Gọi: k : hằng số tốc độ phản ứng CAo, CBo : nồng độ A, B ban đầu (CAo  CBo) CA, CB: nồng độ A, B tại thời điểm t A + B sản phẩm k 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 52 Ta luôn luôn có: CBo – CAo = CB – CA = q 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 A + B sản phẩm Ban đầu Thời điểm t CAo CBo CA CB Phản ứng: 53 Theo định luật tác dụng khối lượng: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 54 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 55 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 56 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 . 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 57 CA = CAo – x CB = CBo – x 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 A + B sản phẩm Ban đầu Phản ứng CAo CBo x x Phản ứng: Chu kỳ bán hủy – t1/2: Thời điểm t CA CB 58 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Chu kỳ bán hủy – t1/2: 59 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Chu kỳ bán hủy – t1/2: x = CAo/2 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 0,00757 Xác định hằng số tốc độ của phản ứng bậc hai trên? 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 61 Phản ứng thuỷ phân acetate ethyl: NaOH + CH3COOC2H5 = CH3COONa + C2H5OH (A + B  sản phẩm) Biết: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 9 62 Tính toán theo công thức lý thuyết 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 9 63 Kết quả tính toán theo công thức lý thuyết t, giây x, mol/l k, l/mol.giây 223 0,00322 0,02256 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 k = 5,56x10-2 (l/mol.giây ) 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 9 64 Tính toán theo phương pháp thực nghiệm k = 5,85x10-2 (l/mol.giây ) t a Kết quả 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 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 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 67 Biểu thức tốc độ trong ba trường hợp có thể viết: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 68 Ta chỉ xét trường hợp đơn giản: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 Ba phương trình trên trở thành: 69 Phương trình tốc độ được viết: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 hay 70 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 Chu kỳ bán hủy – t1/2: 71 Trường hợp tổng quát bậc n, đơn giản các nồng độ đầu bằng nhau, PTĐH có dạng: 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) 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.4. Phản ứng một chiều bậc n 73 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.4. Phản ứng một chiều bậc n Chu kỳ bán hủy – t1/2: 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… PTĐH có dạng: 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.5. Phản ứng một chiều bậc 0 75 Phản ứng dây chuyền Phản ứng nối tiếp Phản ứng thuận nghịch Phản ứng phức tạp Phản ứng song 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 Khảo sát mô hình phản ứng sau: t = 0 CAo CBo Phản ứng x x Thời điểm t CA= CAo–x CB= CBo + x 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất 78 Phương trình tốc độ được viết: 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Thay CA và CB vào phương trình. CA = CAo – x CB = CBo + x Phản ứng thuận nghịch bậc nhất 79 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Hay Phản ứng thuận nghịch bậc nhất 80 t = 0 CAo CBo Phản ứng x x Thời điểm t CA= CAo–x CB= CBo + x Cân bằng: CAo – xCB CBo + xCB 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất 81 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Hằng số cân bằng K: Phản ứng thuận nghịch bậc nhất 82 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất PTĐH theo nồng độ cân bằng: 83 Bài tập 10 Khảo sát phản ứng: 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? 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch 84 Bài tập 11 Khảo sát phản ứng: 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’? 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch 85 Bài tập 12 Khảo sát phản ứng: 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’)? 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch 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 70 Tính K, k và k’? 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch 87 Khảo sát mô hình 1 phản ứng sau: t = 0 Co 0 0 Phản ứng x x x Thời điểm t Co– x x x 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai 88 Phương trình tốc độ được viết: 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Thay CHI; CH2 và CI2 vào phương trình. CA = Co – x CB = CC = x Phản ứng thuận nghịch bậc hai 89 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai Lấy tích phân có PTĐH tường minh 90 Khảo sát mô hình 2 phản ứng sau: t = 0 Co 0 0 Phản ứng x x/2 x/2 Thời điểm t Co– x x/2 x/2 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai 91 Phương trình tốc độ được viết: 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Thay CB; CC vào phương trình. CA = Co – x CB = CC = x/2 Phản ứng thuận nghịch bậc hai 92 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai 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 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song 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. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song 96 Ví dụ C2H5OH C2H4 + H2O CH3CHO + H2 k k’ RR’ + CO R’CO + R RR’CO k k’ KCl + O2 KClO3 KClO4 + KCl k k’ 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 97 Khảo sát mô hình phản ứng sau: A k B C k’ 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 98 Phương trình tốc độ phản ứng hai chiều: 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 (1) (2) 99 (3) Phương trình tốc độ tổng của cả phản ứng: 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 100 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phương trình tốc độ tường minh: Phản ứng song song bậc 1 (4) (5) 101 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Xác định CB, CC: (1) và (2) (5) CB vật chất 102 Kết quả: 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 103 Xác định k và k’: Giải hệ phương trình trên tìm được tốc độ phản ứng k & k’. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 104 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. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 105 Chu kỳ bán huỷ 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 105 106 Khảo sát mô hình phản ứng: A + B D E k k’ 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 107 Ví dụ Na + ClCN NaCl + ½ C2N2 NaCN + ½ Cl2 C4H10 2C2H5 2CH4 + C2H2 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 108 Phương trình tốc độ: (1) (2) 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 109 Phương trình tốc độ tổng quá trình: (3) 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 110 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 Phương trình tốc độ tường minh: (4) 111 Giải hệ phương trình của hai phương trình trên suy ra k và k’. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 Xác định k và k’: Từ (1) và (2) ta có: Kết hợp (4) 112 Khảo sát mô hình phản ứng: A C D k k' 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn A + B 113 Phương trình tốc độ: (1) (2) 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn 114 Lấy (2) chia (1) ta được: (3) 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn 115 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phương trình tốc độ tường minh: (4) Phản ứng song song bậc trộn lẫn 116 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Thay (4) và (1) ta được: (5) Phản ứng song song bậc trộn lẫn 117 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Xác định k và k’ Phản ứng song song bậc trộn lẫn 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 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song A k B C k’ 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 3.4. Động