Tham khảo lời giải cho bài “Tốc độ phản ứng hoá học” trong SG:

• Giải Hóa Học Lớp 10 Nâng Cao

Biết tốc độ phản ứng hoá học và chất xúc tác là gì. Hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hoá học. Thí nghiệm Chuẩn bị ba dung dịch BaCl2, Na2S2O3 và H2SO4 có cùng nồng độ là 0,1 mol/l để thực hiện hai phản ứng sau: BaCl + H2SO – BaSO + 2.HCl (1) Na2SO + H2SO – S +SO + H2O + NaSO4 (2) a) Đổ25 ml dung dịch H2SO4 vào cốc đựng 25 ml dung dịch BaCl2, ta thấy xuất hiện ngay kết tủa trắng của BaSO4. b) Đổ 25 ml dung dịch H2SO4 vào cốc khác đựng 25 ml dung dịch Na2S2O3, một lát sau mới thấy màu trắng đục của S xuất hiện. Từ hai thí nghiệm trên ta thấy rằng, phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn phản ứng (2). Nói chung, các phản ứng hoá học khác nhau xảy ra nhanh, chậm rất khác nhau. Để đánh giá mức độ xảy ra nhanh hay chậm của các phản ứng hoá học, người ta đưa ra khái niệm tốc độ phản ứng hoá học, gọi tắt là tốc độ phản ứng. 2. Tốc độ phản ứng Mọi phản ứng hoá học đều có thể biểu diễn bằng phương trình tổng quát sau: Các chất phản ứng → Các sản phẩm Trong quá trình diễn biến của phản ứng, nồng độ các chất phản ứng giảm dần, đồng thời nồng độ các sản phẩm tăng dần. Phản ứng xảy ra càng nhanh thì trong một đơn vị thời gi o hất phản ứng giảm và nồng độ ản phẩm tăng(*) Natri thiosunfat.196Như vậy, có thể dùng độ biến thiên nồng độ theo thời gien của một chất bất kì trong phản ứng làm thước đo tốc độ phản ứng. Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian. Nồng độ thường được tính bằng mol/l, còn đơn vị thời gian có thể là giây (s), phút (ph), giờ (h),…Tốc độ phản ứng được xác định bằng thực nghiệm.. Tốc độ trung bình của phản ứngXét phản ứng: A – BỞ thời điểm ti, nồng độ chất A (chất phản ứng) là C, mol/l. Ở thời điểm tạ, nồngđộ chất A là C2 mol/l (C2 < C1 vì trong quá trình diễn ra phản ứng nồng độ chấtA giảm dần).Tốc độ của phản ứng tính theo chất A trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 đượcxác định như sau : v – C -C2C2 CLACt2 – ti tշ – t1 AtNếu tốc độ được tính theo sản phẩm B thì: Ở thời điểm ti, nồng độ chất B là C. mol/l. Ở thời điểm t2 nồng độ chất B là C, mol/l (C. > C, vì nồng độ chất B tăng theo thời gian diễn ra phản ứng). Ta có:C3-C. – LAC t2 -t. ΔtV = +Trong đó, V là tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian từ t1 đến t2. Thí dụ, xét phản ứng phân huỷ N2O5 trong dung môi CCl4 ở 45°C:1 – . N2O5 -y N2O4 — o: (*) (3)Bằng cách đo thể tích oxi thoát ra, ta có thể tính được nồng độ N2O5 ở từng thời điểm diễn biến của phản ứng. Từ đó lập được bảng 7.1.(*)T — – – … . !S.A., A + 1 — 1– ±– 1ܪܰܐܩ -ܬܚ ܥܝ — ܐܒ – ܥ|- -Bang 7.1 Sự phân huỷ của N205 trong dung môi CCl4 ở 45°CThời gian, s || At, s || Nông độ N2O5, mol/l 1 –AC, mol/l v, mol/(I.s) O 2,33 184 184 2,08 0.25 1,36.10-3 319 135 1,91 0.17 1.26.10-3 526 2O7 1,67 0.24 1,16.10-3867 341 1,36 0.31 9,1.10-4 Từ các số liệu trong bảng 7.1, ta thấy tốc độ trung bình của phản ứng giảm dần theo thời gian, ứng với sự giảm dần của nồng độ chất phản ứng (N2O5), do đó người ta thường xác định tốc độ ở từng thời điểm, được gọi là tốc độ tức thời (v). Ghi chú : Hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học của một phản ứng thường khác nhau, do đó để quy tốc độ của một phản ứng về cùng một giá trị, trong công thức tính tốc độ phản ứng cần chia thêm cho hệ số tỉ lượng của chất được lấy để tính tốc độ. Chẳng hạn, đối với phản ứng (3) đã đưa ra ở trên, côngAC 0,5Διthức tính tốc độ trung bình theo oxi như sau : V = +Thí dụ, sau 184 giây đầu tiên, nồng độ oxi tạo thành theo phản ứng (3) bằng mộtnửa nồng độ N2O, đã phản ứng, nghĩa là bằng o: = 0,125 mol/l (xem bảng 7.1).Tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng 184 giây đầu tiên tính theo oxi là:, 0.125 -3 V = “0.5 x 184 – 1,36.10 mol /(1.s)II – CÁC YÊU TỐ ẢNH HUỞNG ĐÊN TỐC ĐÔ PHẢN ỨNG1. Ảnh hưởng của nồng độ Thí nghiệm 1 : Thực hiện phản ứng (2) với các nồng độ Na2S2O3 khác nhau (hình 7.1). Chuẩn bị hai cốc sau : Cốc (a) đựng 25 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M, cốc (b) đựng 10 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M, thêm vào cốc (b) 15 ml nước cất để pha loãng dung dịch. Đổ đồng thời vào mỗi cốc 25 ml dung dịch H2SO4 0,1M. Dùng đũa thuỷ tinh khuấy nhẹ dung dịch trong cả hai cốc.5 m dd HSO, 0.1M HSO 0,1M 25 mI dd 10 m do NaSO 0,1M NaSO, 0.1M + ܐ 15 ml nước cắt a) b) Hình 7.1. TST S S S S S SqqqS S S S qqSS S STAS S SAS S TSLL TSS STSS S STLL SSq qSTAS SSo sánh thời gian xuất hiện màu trắng đục’’) của lưu huỳnh trong hai cốc, ta thấy lưu huỳnh xuất hiện trong cốc (a) sớm hơn, nghĩa là tốc độ phản ứng trong cốc (a) lôn hon. Giải thích. Điều kiện để các chất phản ứng với nhau (thí dụ Na2S2O3 và H2SO4) là chúng phải va chạm vào nhau, tần số va chạm (số va chạm trong một đơn vị thời gian) càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn. Khi nồng độ các chất phản ứng tăng, tần số va chạm tăng, nên tốc độ phản ứng tăng. Tuy nhiên, không phải mọi va chạm đều gây ra phản ứng, chỉ có những va chạm có hiệu quả mới xảy ra phản ứng. Tỉ số giữa số va chạm có hiệu quả và số va chạm chung phụ thuộc vào bản chất các chất phản ứng, nên các phản ứng khác nhau có tốc độ phản ứng không giống nhau. Kết luận : Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.(*) Lưu huỳnh tạo thành nhiều sẽ có màu vàng nhạt1992. Ảnh hưởng của áp suất Áp suất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng có chất khí. Khi tăng áp suất, nồng độ chất khí tăng theo, nên ảnh hưởng của áp suất đến tốc độ phản ứng giống như ảnh hưởng của nồng độ. Thí dụ, xét phản ứng sau được thực hiện ở nhiệt độ 302°C:2HI(ki) —→ H2(k) + I2(k)Khi áp suất của HI là 1 atm, tốc độ phản ứng đo được là 1.22.10–8 mol/(LS). Khi áp suất của HI là 2 atm, tốc độ phản ứng là 4,88.10–8 mol/(LS). Kết luận: Đối với phản ứng có chất khí, khi tăng áp suất, tốc độ phản ứng tăng.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ Thí nghiệm 2 : Thực hiện phản ứng (2) ở hai nhiệt độ khác nhau (hình 7.2).25 mi dd 25 m do HSO, 0.1M HSO, 0.1M — h 25 mI dod 25 mi dd Na2S2O30,1M NaSO, 0.1M (phản ứng được thực hiện (phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ thưởng) < ở khoảng 50°C) a) b) Hình 7.2. Thí nghiêm ả qq AqqTLT TL TSAA ATA T qAAAAAAAAĐể thực hiện phản ứng trong cốc (b), cần đun nóng trước hai dung dịch Na2S2O3 và H2SO4. Phản ứng được thực hiện giống như ở thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ. Kết quả là lưu huỳnh xuất hiện trong cốc (b) sớm hơn, nghĩa là ở nhiệt độ cao tốc độ phản ứng lớn hơn ở nhiệt độ thấp. Giải thích : Khi tăng nhiệt độ phản ứng dẫn đến hai hệ quả sau: • Tốc độ chuyển động của các phân tử tăng, dẫn đến tần số va chạm giữa các phân tử chất phản ứng tăng. • Tần số va chạm có hiệu quả giữa các phân tử chất phản ứng tăng nhanh. Đây là yếu tố chính làm cho tốc độ phản ứng tăng nhanh khi tăng nhiệt độ. Kết luận: Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng.2004. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc Thí nghiệm 3: Cho hai mẫu đá vôi (CaCO3) có khối lượng bằng nhau, trong đó một mẫu có kích thước hạt nhỏ hơn mẫu còn lại, cùng tác dụng với hai thể tích bằng nhau của dung dịch HCl dư cùng nồng độ (hình 7.3).CO2 CO250 m dd HCI 6% 50 ml dd HCI 6% Đá vôi (dạng khối)- Đá vôi (hạt nhỏ) Hình 7.3. Thí nghiêm ảnh hưởng của di phản lú ܝaܪ. ܚ- ܬ ܝܐ ܚ- ܫPhản ứng xảy ra như sau: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO,f + H2O Ta thấy thời gian để CaCO3, phản ứng hết trong cốc (b) ít hơn trong cốc (a). Giải thích : Chất rắn với kích thước hạt nhỏ (đá vôi hạt nhỏ) có tổng diện tích bề mặt tiếp xúc với chất phản ứng (HCl) lớn hơn so với chất rắn có kích thước hạt lớn hơn (đá vôi dạng khối) cùng khối lượng, nên có tốc độ phản ứng lớn hơn. Kết luận : Khi tăng diện tích tiếp xúc các chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.5. Ảnh hưởng của chất xúc tác Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng”), nhưng còn lại sau khi phản ứng kết thúc. Thí dụ, H2O2 phân huỷ chậm trong dung dịch ở nhiệt độ thường theo phản g sau :2HO – 2H2O + Of Nếu cho vào dung dịch này một ít bột MnO2, bọt oxi sẽ thoát ra rất mạnh. Khi phản ứng kết thúc, MnO2 vẫn còn nguyên vẹn. Vậy MnO2 là chất xúc tác cho phản ứng phân huỷ H2O2. Ngoài các yếu tố trên, môi trường xảy ra phản ứng, tốc độ khuấy trộn, tác dụngcủa các tia bức xạ,… cũng ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng.(*) Chất làm giảm tốc độ phản ứng được gọi là chất ức chế phản ứng. III – Ý NGHIATHUCTIÊN CỦA TỐC Độ PHẢN ÚNGCác yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng nhiều trong đời sống và sản xuất. Thí dụ, nhiệt độ của ngọn lửa axetilen cháy trong oxi cao hơn nhiều so với cháy trong không khí, tạo nhiệt độ hàn cao hơn. Thực phẩm nấu trong nồi áp suất chóng chín hơn so với khi nấu ở áp suất thường. Các chất đốt rắn như than, củi có kích thước nhỏ hơn sẽ cháy nhanh hơn. Để tăng tốc độ tổng hợp NH3 từ N2 và H2 người ta phải dùng chất xúc tác, tăng nhiệt độ và thực hiện ở áp suất cao.BẢI TÂP 1. Ý nào sau đây là đúng ? A. Bất cứ phản ứng nào cũng chỉ vận dụng được một trong các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng để tăng tốc độ phản ứng. B. Bất cứ phản ứng nào cũng phải vận dụng đủ các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng mới tăng được tốc độ phản ứng. C. Tuỳ theo phản ứng mà vận dụng một, một số hay tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng để tăng tốc độ phản ứng. D. Bất cứ phản ứng nào cũng cần chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng. 2. Yếu tố nào dưới đây không ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng một chiều sau ? 2KCIO3(r) —» 2KCl(r) + 3O2(k) A. Nhiệt độ. B. Chất xúc tác. C. Áp suất. D. Kích thước của các tỉnh thể KCIO. 3. Tìm một số thí dụ cho mỗi loại phản ứng nhanh và chậm mà em quan sát được trong Cuộc sống và trong phòng thí nghiệm. 4. Tốc độ phản ứng là gì ? 5. Hãy cho biết các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và ảnh hưởng như thế nào ? Giải thích (nếu có thể). 6. Hãy cho biết người ta lợi dụng yếu tố nào để tăng tốc độ phản ứng trong các trường hợp sau : a) Dùng không khí nén, nóng thổi vào lò để đốt cháy than Cốc (trong sản xuất gang) b) Nung đá vôi ở nhiệt độ cao để sản xuất vôi sống. c) Nghiền nguyên liệu trước khi đưa vào lò nung để sản xuất clanhke (trong sản xuất xi măng).202Cho 6 g kẽm hạt vào một cốc đựng dung dịch H2SO4.4M (dư) ở nhiệt độ thường. Nếu giữ nguyên các điều kiện khác, chỉ biến đổi một trong các điều kiện sau đây thì tốc độ phản ứng ban đầu biến đổi như thế nào (tăng lên, giảm xuống hay không đổi) ? a) Thay 6 g kẽm hạt bằng 6 g kẽm bột. b) Thay dung dịch H2SO4.4M bằng dung dịch H2SO4 2M. c) Thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 50oC). d) Dùng thể tích dung dịch H2SO44M gấp đôi ban đầu.78. Giải thích tại sao nhiệt độ của ngọn lửa axetilen cháy trong oxi cao hơn nhiều so với cháy trong không khí. 4. 9°. Hai mẩu đá vôi hình cầu có cùng thể tích là 1000 cm3 (thể tích hình cầu V = 3Tr”,r là bán kính của hình cầu). 3.a) Tính diện tích mặt cầu của mỗi mẩu đá đó (diện tích mặt cầu S = 47tr2). b) Nếu chia một mẩu đá trên thành 8 quả cầu bằng nhau, mỗi quả cầu có thể tích là 1,25 cm3. So sánh tổng diện tích mặt cầu của 8 quả cầu đó với diện tích mặt cầu của mẩu đá 1000 cm3. Cho mỗi mẩu đá trên (một mẩu với thể tích 1000 cm3, mẩu kia gồm 8 quả cầu nhỏ) vào mỗi cốc đều chứa dung dịch HCl cùng thể tích, cùng nồng độ. Hỏi tốc độ phản ứng trong Cốc nào lớn hơn ? Giải thích.37ư liệu CONBQ. CÁNH CỨNG BRACHINUS TŲ Vệ NHU THÊ NẢO ?Bọ cánh cứng Brachinus có hai tuyến ở gần hậu môn. Mỗi tuyến có hai ngăn : Ngăn trong chứa dung dịch hiđroquinon và hiđro peoxit, ngăn ngoài chứa hỗn hợp men (enzim) là những chất xúc tác. Khi bị đe doạ, Con bọ tiết dung dịch từ ngăn trong ra ngăn ngoài, Ở đây với sự có mặt chất xúc tác enzim, phản ứng sau xảy ra: CH4(OH)2 + H2Ꮕ2 -> (hidroquinon) CH4O2 + 2H2O(quinon) Phản ứng toả nhiệt, hỗn hợp các chất nóng lên. Lúc đó con bọ phun hoá chất về phía kẻ thù để xua đuối nó.Con bọ cánh cứng đang phun hoá chất về phía kẻ thù để tự vệ203