Кинетические расчеты. Цель занятия: Формирование теоретических представлений о кинетике химических реакций

Цель занятия: Формирование теоретических представлений о кинетике химических реакций. Изучение и активное использование фундаментальных законов и основных понятий химической кинетики для понимания способов и возможностей управления процессами, используемыми в современной промышленности. Формирование и закрепление навыков определения кинетических параметров химических реакций.

План занятия

1. Организационный этап

2. Выполнение тестового задания по теме предыдущего занятия

3. Контроль исходного уровня знаний

4. Решение задач по теме занятия, формирование навыков решения задач

5. Самостоятельная работа студентов

Требования к знаниям

1. Задачи и проблемы химической кинетики

2. Определение скорости реакции в гомо- и гетерогенных системах

3. Закон действия масс

4. Константа скорости реакции и факторы, ее определяющие

5. Влияние температуры на скорость химических реакций. Правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса.

6. Энергия активации

7. Влияние катализатора на изменение скорости реакции

8. Концентрация реагирующих веществ и ее влияние на скорость реакции

9. Обратимые и необратимые процессы

10. Химическое равновесием и его особенности

11. Константа химического равновесия и факторы, ее определяющие

12. Факторы, влияющие на смещение равновесия. Принцип Ле Шателье

Требования к умениям

§ Уметь рассчитывать скорость химической реакции на основании закона действия масс

§ Уметь определять изменение скорости химической реакции при изменении внешних условий

§ Уметь определять направление смещения химического равновесия при изменении внешних условий

§ Уметь рассчитывать константу химического равновесия

§ Уметь рассчитывать изменение концентраций реагентов и продуктов реакции в ходе протекания химических процессов

Рекомендации студентам по подготовке к занятию

1. При подготовке к занятию следует изучить лекционный материал и литературу из приведенного перечня, и ответить на контрольные вопросы [6, стр. 46].

2. Ознакомиться со способами определения основных характеристик и принципами, положенными в основу решения задач [6, стр. 41 – 46].

3. Продумать алгоритмы расчетов кинетических параметров химических процессов на примере решения контрольных заданий [6, стр. 47 – 48].

Примеры задач для решения на занятии

1. Температурный коэффициент реакции равен 3. Вычислить, как изменится скорость реакции при повышении температуры с 40 ⁰С до 80 ⁰С.

2. При 150 ⁰С реакция заканчивается через 16 мин. Через какое время закончится данная реакция, если проводить ее при температуре 80 ⁰С? Температурный коэффициент реакции равен 2,5.

3. Как изменится скорость реакции 2А₂(г) + В₂(г) = 2А₂В (г) при уменьшении концентрации вещества А в 2 раза?

4. Как изменится скорость реакции 4HCl(г) + O₂(г) = 2Cl₂(г) + H₂O(г) если объем системы уменьшить в 3 раза? Ответ подтвердить расчетом.

5. Укажите, какие факторы приведут к смещению равновесия вправо в реакциях, приведенных в заданиях 3 и 4, если первая реакция протекает с поглощением теплоты, а вторая – с выделением.

6. В системе 2А(г) + 2В₂(г) = С(г) исходные концентрации веществ А и В₂, соответственно, были: 6 моль/л и 10 моль/л. Определить равновесные концентрации и рассчитать константу равновесия, если к моменту наступления равновесия в системе концентрация вещества С составила 2 моль/л.

Контроль результатов учебной деятельности

Текущий контроль в соответствии с рабочей программой дисциплины предполагает выполнение индивидуального задания для промежуточного контроля «Кинетика химических реакций». Указанное тестовое задание выполняется студентами после проведения лабораторной работы, содержит 8 вопросов. Время выполнения – 10 минут. Пример тестового задания приведен в приложении 2.

Для закрепления сформированных в ходе изучения темы навыков и умений студенты выполняют домашнюю работу по теме «Химическая кинетика». Домашняя работа выдается в конце текущего занятия, носит индивидуальный характер. Срок выполнения работы – не более двух недель со дня получения. При досрочной сдаче работы (в течение 1 недели с момента получения) начисляются бонусные баллы. При несвоевременной сдаче работы назначаются штрафные баллы. Пример домашней работы приведен в приложении 4, варианты и методические указания к выполнению – в [7, стр. 46 – 48].

В результате освоения темы студент должен:

знать:основные положения теории кинетики и катализа; свойства катализаторов; влияние различных факторов на скорость, закон действующих масс, правило Вант-Гоффа; состояние равновесия и условия его смещения; принцип Ле Шателье;

иметь представление: о химических, экзо-, эндотермических процессах, химической кинетике, энергии активации, катализе, автокатализе, химическом равновесии;

уметь: производить расчеты кинетических параметров химических реакций; составлять уравнения и предсказывать направление смещения равновесия при изменении внешних условий, рассчитывать значение константы равновесия и концентрации веществ, участвующих в равновесии; применять знания закономерностей на конкретных примерах.

Рекомендуемая литература:

1. Глинка, Н.Л. Общая химия: учеб. пособие / Н. Л. Глинка; под ред. А. И. Ермакова. – М.: Интеграл-Пресс, 2009. – 728 с.

2. Коровин Н.В. Общая химия: учеб. рек. Мин. обр. РФ/ Н.В. Коровин. – М.: Высшая школа, 2009. – 558 с.

3. Кнорре, Д. Г. Физическая химия: учеб.: рек. Мин. обр. РФ / Д. Г. Кнорре, Л. Ф. Крылова, В. С. Музыкантов. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 416 с.

4. Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособие: рек. Мин. обр. РФ/ Н.Л. Глинка. – Л.: Химия, 2006. – 240 с.

5. Тестовые задания по общей и неорганической химии с решениями и ответами: учеб. пособие / Р. А. Лидин [и др.]. – М.: БИНОМ; М.: Лаборатория знаний, 2004. – 231 с.

6. Охотникова Г.Г. Химия. Практические занятия. Учебное пособие для студентов направления подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» / Г.Г. Охотникова. – Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2014. – 132 с.

7. Охотникова Г.Г. Химия. Методические указания к самостоятельной работе студентов и задания для контроля по курсу химии / Г.Г. Охотникова. – Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2014. – 112 с.

8. Родина, Т.А. Практикум по общей и неорганической химии: учеб. пособие/ Т.А. Родина, А.В. Иванов, В.И. Митрофанова; АмГУ, ИФФ. – Благовещенск: Изд-во Амур. гос. ун-та, 2008. – 208 с.