Bậc của phản ứng iod hóa acetone động học

1.
2. được một số khái niệm về tốc độ p/ứ 2. Giải thích được các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ p/ứ 3. Biết cách xác định bậc p/ứ, hằng số tốc độ của p/ứ, thời gian mà lượng chất đã p/ứ
3. PHẢN ỨNG Định nghĩa: Là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh chậm của sự xảy ra p/ứ 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM
4. trung bình: của p/ứ được xác định bằng biến thiên nồng độ của chất tham gia hoặc tạo thành trong một đơn vị thời gian. t C tt CC VTB ∆ ∆ ±= − − ±= 12 12 Dấu + ứng với chất tạo thành - ứng với chất tham gia  Tốc độ tức thời dt dC t C V t ±= ∆ ∆ ±= →∆ 0 lim
5. ĐƠN GIẢN VÀ PHẢN ỨNG PHỨC TẠP  P/ứ đơn giản: là p/ứ chỉ diễn ra qua 1 giai đoạn Ví dụ: H2 + I2 → 2HI  P/ứ phức tạp: là p/ứ diễn ra qua một số giai đoạn Ví dụ: 2NO + 2H2 → N2 + 2H2 O Các giai đoạn: NO + H2 → NOH2 NOH2 + NO → N2 + H2 O2 H2 O2 + H2 → 2H2 O
6. SỐ VÀ BẬC PHẢN ỨNG * Phân tử số: là số phtử tương tác cùng một lúc với nhau và gây ra những biến đổi hoá học. - P/ứ đơn phtử: A → sản phẩm. - P/ứ lưỡng phtử: 2A → sản phẩm; A + B → sản phẩm - P/ứ n phtử * Bậc p/ứ: Cho biết p/ứ là hàm bậc mấy của nồng độ chất tham gia p/ứ. Bậc p/ứ là một số nguyên, phân số, hay bằng 0. Được xác định từ thực nghiệm
7. Phản ứng giữa axeton và iod CH3COCH3 + I2 → CH3COCH2I + HI Cơ chế 2 giai đoạn: enol hóa CH3COCH3 CH3C[OH] = CH2 gđ chậm CH3C[OH]= CH2 + I2 → CH3COCH2I+ HI gđ nhanh Phân tử số :2 Tốc độ p/ư: V= k. [CH3COCH3]1 → P/ư bậc 1
8. TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 2. 1. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ * Phản ứng đồng thể: T=const, Vp/ứ tỉ lệ thuận với tích số nồng độ các chất tham gia p/ứ với luỹ thừa xác định. [Định luật tác dụng khối lượng] aA + bB → cC k: hằng số tốc độ, phụ thuộc b/c chất tham gia và t0 C m+n: bậc của p/ứ được xác định bằng thực nghiệm. Đối với p/ứ đơn giản m=a; n=b nm BAkV ][].[=
9. 1/2O2 [k] → H2 O[k] * Phản ứng dị thể: P/ứ có chất rắn tham gia, trong phương trình động học không có mặt của nồng độ chất rắn. Ví dụ: C[r] + O2 [k] → CO2 [k] 2/1 22 ]][[ OHkV = ].[].[. 2 , 2 OkOconstkV ==
10. độ O2 lên 4 lần thì: - Tăng nồng độ NO lên 3 lần: - Giảm nồng độ NO đi 2 lần: BÀI TẬP 1. Phản ứng 2 NO + O2 → 2NO2 là một phản ứng đơn giản. Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào khi: - Tăng nồng độ O2 lên 4 lần - Tăng nồng độ NO lên 3 lần - Giảm nồng độ NO đi 2 lần 2 .. 2 0 ONO CCkV = 4 .. ].4.[. ].4.[. 2 2 2 2 2 0 12 1 ==⇒= ONO ONO ONO CCk CCk V V CCkV 9 .. .].3.[ .].3.[ 2 2 2 2 2 0 22 2 ==⇒= ONO ONO ONO CCk CCk V V CCkV 4 1 .. . 2 . . 2 . 2 2 2 2 2 0 3 2 3 =       =⇒      = ONO O NO O NO CCk C C k V V C C kV
11. Van Hốp: Thực nghiệm thấy rằng cứ tăng thêm 100 tốc độ p/ứ tăng γ lần [γ = 2  4] γ : hệ số nhiệt độ của p/ứ kT+10 : hằng số tốc độ tại T+100 kT : hằng số tốc độ tại T T T T T k k V V 1010 ++ ==γ 1 2 12 10.10 T T T nT TT n k k k k === + − γγTổng quát: 2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ
12. Một p/ứ có hệ số nhiệt độ là 2. Hỏi tăng nhiệt độ lên 300 thì tốc độ p/ứ tăng lên bao nhiêu lần. Theo qui tắc Van Hốp: 82 k k 3 T 10.3T ==+ Ví dụ 2: Phản ứng bậc 1 : CCl3 COOH[k] → CHCl3 [k] + CO2 [k] Hằng số tốc độ ở 440 C là 2,19.10-7 s-1 và ở 1000 C là 1,32.10-3 s -1 . Tính hệ số nhiệt độ của p/ứ 73,46027 10.19,2 10.32,1 k k 6,5 7 3 10 44100 T 10.nT10 TT 12 =γ⇒=γ⇒=γ⇒=γ − −− + −
13. Một p/ứ có hệ số nhiệt độ là 2. Ở 00 C phản ứng kết thúc sau 1024 ngày. Hỏi ở 300 C phản ứng kết thúc sau thời gian bao lâu. 822 310 030 1 210 1 2 12 1 2 ===⇒== −− V V k k V V TT T T γ Tốc độ phản ứng tỉ lệ nghịch với thời gian ][1288:1024: 1 2 12 2 1 1 2 ngay V V tt t t V V ===⇒=
14. Arêniux R=1,987cal/mol.K;8,314J/mol.K hằng số khí lí tưởng E: Năng lượng hoạt động hoá của p/ứ [ năng lượng tối thiểu mà các chất cần có để phản ứng có thể xảy ra] A,B: hằng số đặc trưng cho mỗi p/ứ Ở 2 nhiệt độ khác nhau: B TR E khayeAk TR E +−== − . ln. . 1 2 1 2 T T 12 21 21T T k k ln ]TT[ TRT E] T 1 T 1 [ R E k k ln − =→−=
15. định năng lượng hoạt động hoá của p/ứ C2 H6 [k]→C2 H4 [k] + H2 [k] ở 5070 C hằng số tốc độ p/ứ k1 =2,3.10-4 s-1 . ở 5270 C tốc độ p/ứ tăng lên gấp đôi Giải: ][1,1427732ln ]780800[ 800.780.987,1 ln ][ 1 2 12 21 CalE k k TT TRT E T T = − =⇒ − =
16. tác: Chất làm thay đổi tốc độ p/ứ, không có trong thành phần của sản phẩm cuối cùng 2. 3. ẢNH HƯỞNG CỦA XÚC TÁC
17. xúc tác: 3 loại + Xúc tác đồng thể: các chất p/ứ và chất xúc tác tạo thành một pha đồng nhất khí hoặc lỏng. Ví dụ: + Xúc tác dị thể: các chất p/ứ và chất xúc tác tạo thành một hệ dị thể [không đồng nhất]. Ví dụ: + Xúc tác enzim [men]: chất xúc tác sinh học, có bản chất protein Ví dụ: [NH2]2CO + 2H2O+ H+ → 2NH+ 4 + HCO3 - ở nhiệt độ thường, không xúc tác k=3.10-10 s-1 khi có mặt xúc tác enzym urease k= 3.104 s-1 tăng gấp 1014 lần ][][2/1][ 322 52 kSOkOkSO OV =+ ][][][ 62242 kHCkHkHC Ni →+
18. đặc điểm của xúc tác + Không gây ra p/ứ hoá học + Không làm thay đổi cân bằng + Có tính chọn lọc cao + Không bị thay đổi về lượng và chất sau p/ứ
19. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN 3.1. PHẢN ỨNG BẬC KHÔNG A SP tại t=0 a tại t a-x Lấy tích phân 2 vế: Phương trình tổng quát: Thời gian nửa phản ứng: k0 k dt dx dt xad V == − −= ][ dtkdx .= xtkdtkdx tx =⇒= ∫∫ . 00 t x k = [thời gian-1 .nồng độ] k a k a k x 2 2 ===τ
20. BẬC NHẤT A SP tại t=0 a tại t a-x Lấy tích phân 2 vế: Phương trình tổng quát: Nếu A là chất khí trong tính toán thay nồng độ bằng áp suất riêng phần: k [ ]xak dt dx dt xad V −== − −= ][ [ ] dtk xa dx .= − [ ] ∫∫ = − tx dtk xa dx 00 [ ] kt a xa = − −⇒ ln [ ] [ ]xa a txa a t k − = − = lg. 303,2 ln 1 [thời gian-1 ] kt xP P o o = − ln
21. nửa p/ứ t1/2 = τ Tại τ: x = a/2 ttt k a a t k 6932,0 2lg303,2 1 2ln 1 2/ ln 1 =××=×=→×= NX: Thời gian nửa p/ứ của p/ứ bậc 1 là hằng số, không phụ thuộc nồng độ ban đầu của chất p/ứ k 6932,0 =⇒τ
22. Phản ứng bậc 1 ở 500 C có k1 = 0,071 min-1 . Hỏi sau bao lâu nồng độ ban đầu [A0 ] = 0,01 mol/l giảm đi 10 lần. Giải : min4,32 001,0 01,0 lg 071,0 303,2 ][ ][ ln 1 0 1 === A A k t
23. MỘT CHIỀU BẬC HAI * Trường hợp a = b 2A → sản phẩm Tại t=0 a Tại t a-x Lấy tích phân 2 vế: Phương trình TQ: [ ]2][ xak dt dx dt xad V −== − −= [ ] dtk xa dx .2 = − ⇒ [ ] ∫∫ = − tx dtk xa dx 00 2 axa kt 11 − − =⇒       − − = axat k 111 [thời gian-1 .nồng độ-1 ] Thời gian nửa phản ứng: [ ]       −=→=− aat k a xa 1 2/ 11 2 ka 1 =⇒τ
24. a ≠ b A + B sản phẩm Tại t=0 a b Tại t a-x b-x Lấy tích phân 2 vế: Phương trình TQ: Khi b>>a →x 〈 a; x 〈〈 b → b - x ≈ b  k [ ][ ]xbxak dt dx dt xad V −−== − −= ][ [ ][ ] dtk xbxa dx .= −− → [ ][ ] ∫∫ = −− tx dtk xbxa dx 00 [ ] [ ] [ ]xba xab ba kt − − − =⇒ ln 1 [ ] [ ] [ ]xba xab bat k − − − = ln 11 [thời gian-1 .nồng độ-1 ] [ ] [ ] ba xab bat k . ln 1 − − = [ ] xa a t k a xa t bak k − −=⇒ − =−⇒ ln 1 ln 1 ' ,  P/ứ bậc 2  p/ư bậc 1
25. một chiều bậc n nA sản phẩm Lấy tích phân 2 vế: Phương trình TQ: Thời gian nửa p/ư: k [ ] [ ] [ ] [ ] kdt xa dx xak dt dx xak dt xad V n nn = − →−=→−= − −= [ ]∫ ∫= − x t n dtk xa dx 0 0 [ ] [ ]       − −− = −− 11 11 1 1 nn axatn k [ ] 1 1 .1 12 − − − − = n n akn τ
26. PHÁP XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ TỐC ĐỘ k 4.1. Phương pháp thay thế - Khi biết nồng độ ban đầu và nồng độ của một chất tại một vài thời điểm - Thế các số liệu vào phương trình động học của p/ứ bậc 1, bậc 2...nếu phương trình nào có giá trị hằng số tốc độ không đổi hoặc xấp xỉ nhau thì bậc của p/ứ là bậc của phương trình đó →xác định kTB
27. phân huỷ trong pha khí của êtylen ôxit ở 6870 K: C2H4O[k] → CH4[k] + CO[k] được theo dõi bằng sự biến thiên P chung của hệ theo t: Thời gian [giờ] 0 5 7 9 12 Phệ [mmHg] 116,5 122,6 125,7 128,7 133,2 Xác định bậc của p/ứ phân huỷ C2H4O và hằng số tốc độ p/ứ. Giải: C2H4O[k] → CH4[k] + CO[k] t=0 P0 0 0 tại t P0 -x x x Tại t: Phệ= ΣPi = P0 - x + x + x = P0 + x → x = Phệ -P0 ⇒ P0 - x = 2P0 - Phệ
28. 5 7 9 12 2P0 -Phệ 110,4 107,3 104,3 99,8 k [h-1 ] 1,08.10-3 1,17.10-3 1,23.10-3 1,29.10-3 Nhận xét: k tại 4 thời điểm có giá trị gần bằng nhau ⇒ P/ư là bậc nhất kTB = 1,19.10-3 [h-1 ] − = − = hêPP P txP P t k 0 0 0 0 2 ln 1 ln 1
29. đồ thị * Phản ứng bậc không k.t = x = a − [a - x] ⇒ [a - x] = a - kt [a-x] t tgα = -k α lg[a-x] t tgα = -k/2,303 α[ ][ ] [ ] a kt xa xaa k t xa a t k lg 303,2 lg lglg 303,2 ln 1 +−=−⇒ −−=→ − = * Phản ứng một chiều bậc1
30.
31. các dữ kiện thực nghiệm, xác định bậc của phản ứng: NO2 [k] + CO[k] → NO[k] + CO2 [k] THÍ NGHIỆM V0 [mol/lit.s] C0 [NO2] [mol/lit] C0 [CO] [mol/lit] 1 0,005 0,1 0,1 2 0,08 0,4 0,1 3 0,005 0,1 0,2 Giải: V0 = k.[C0 NO2]m .[C0 CO]n V0 1 = k [0,1]m .[0,1]n =0,005 V0 2 = k [0,4]m .[0,1]n = 0,08 V0 3 = k [0,1]m .[0,2]n = 0,005 Vậy: p/ư bậc 2 đối với NO2, bậc 0 đối với CO  Bậc p/ư 2 V0 2:V0 1= [0,4:0,1]m = 16 → m=2 V0 3:V0 1 = [ 0,2:0,1]n = 1→ n=0
32. phản ứng phân huỷ đã cho, thời gian nửa phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ đầu và bằng 100 giây. a] Cho biết bậc của phản ứng b] Tính thời gian để 80% chất đầu bị phân huỷ. Giải: a] Thời gian nửa p/ư không phụ thuộc nồng độ đầu Phản ứng bậc nhất b] k 6932,0 =⇒τ ][10.932,6 100 6932,06932,0 13 −− === giâyk τ [ ] ][232 20 100 ln 10.932,6 1 ln 1 ln 1 3 giây xa a k t xa a t k ≅= − =⇒ − = −
33. sự thủy phân một este tan trong nước: RCOOR’ + NaOH  RCOONa + R’ OH Thấy rằng: - Tăng [RCOOR’ ] lên 2 lần V0 tăng lên 2 lần - Tăng [NaOH] lên 2 lần V0 tăng lên 2 lần a] Xác định bậc p/ư, pt động học b] Cho 0,01mol NaOH và 0,01 mol RCOOR' vào 1 lít nước [coi thể tích không đổi]. Sau 200 phút 3/5 RCOOR' đã bị thủy phân. Tính k, thời gian 99% RCOOR' bị thủy phân.
34. p/ư tỉ lệ bậc nhất đối với RCOOR’ và bậc nhất đối với NaOH ⇒ Phản ứng thủy phân este là p/ư bậc 2 V = k.[RCOOR’][NaOH] b] [RCOOR’ ] = [NaOH] = 0,01M - Thời gian để 99% este bị phân hủy: ]..[75,0 01,0 1 01,0. 3 2 1 200 1111 11 −− =           −=      − − = mollitph axat k ][13200 01,0 1 01,0%.1 1 75,0 1111 ph axak t =      −=    − − =